BR112018007312B1

BR112018007312B1 - Sistema de geração de calor

Info

Publication number: BR112018007312B1
Application number: BR112018007312-1A
Authority: BR
Inventors: Yasuhiro Iwamura; Takehiko Ito; Jirota KASAGI; Hideki Yoshino; Masanao HATTORI
Original assignee: Clean Planet Inc
Priority date: 2015-12-15
Filing date: 2016-12-12
Publication date: 2023-05-02
Also published as: JP6066143B1; CN108369035B; US10641525B2; TW201727133A; CN110440471B; BR112018007312A2; TW201920873A; KR20180090253A; AU2016371994A1; CN110440471A; WO2017104602A1; TWI656298B; CA3000121C; KR102009120B1; CA3000121A1; EP3388757A4; AU2019200687A1; AU2019200687B2; US20180306468A1; EP3388757A1

Abstract

SISTEMA DE GERAÇÃO DE CALOR. A presente invenção refere-se a um sistema de geração de calor (1), no qual o controle da saída do excesso de calor é efetuado para aumentar o número de locais de reação de geração de calor de células de elementos de geração de calor (16) que geram um excesso de calor através de uma reação de geração de calor, dentre uma pluralidade de células de elementos de geração de calor (16) e, como resultado disso, mesmo se a pluralidade de células de elementos de geração de calor (16) incluir uma célula de elementos de geração de calor (16) que não estiver gerando um excesso de calor devido ao fato que a reação de geração de calor é insuficiente, uma quantidade correspondente de calor pode ser recuperada na saída ao realizar a compensação ao usar uma outra célula de elementos de geração de calor (16), em que a reação de geração de calor está definitivamente ocorrendo. Consequentemente, o calor pode ser obtido de maneira estável mediante o uso de células de elementos de geração de calor (16) que geram calor mediante o uso de um metal de armazenagem de hidrogênio ou uma liga de armazenagem de hidrogênio.

Description

Campo Técnico

[001] A presente invenção refere-se a um sistema de geração de calor.

Antecedentes da Técnica

[002] Recentemente, foi anunciado que uma reação de geração de calor ocorre quando um interior de um recipiente provido com os elementos de geração de calor feitos do paládio (Pd) é abastecido com o gás de deutério e aquecido (por exemplo, vide a Literatura não Patentária 1 e a Literatura não Patentária 2).

[003] O mecanismo detalhado de um fenômeno de geração de calor de geração do excesso de calor (entalpia de saída maior do que a entalpia de entrada) mediante o uso de um metal de armazenagem de hidrogênio tal como o paládio (Pd), ou de uma liga de armazenagem de hidrogênio tal como a liga de paládio tem sido discutida entre os pesquisadores de cada país. Por exemplo, também é relatado nas Literaturas não Patentárias 3 a 6 que um fenômeno de geração de calor tem ocorrido, e pode ser afirmado que o fenômeno de geração de calor é um fenômeno físico que ocorre na realidade. Uma vez que este fenômeno de geração de calor causa a geração do excesso de calor, o excesso de calor pode ser usado como uma fonte de calor eficaz se o fenômeno de geração de calor puder ser controlado.

Lista de Citações Literaturas não Patentárias

[004] Literatura não Patentária 1: A. Kitamura, et al., "Anomalous effects in charging of Pd powders with high density hydrogen isotopes", Physics Letters A 373 (2009) 3109 a 3112.

[005] Literatura não Patentária 2: A. Kitamura, et al., "Brief summary of latest experimental results with a mass-flow calorimetry system for anomalous heat effect of nano-composite metals under D(H)- gas charging" Current Science, Vol. 108, N°. 4, p. 589 a 593, 2015.

[006] Literatura não Patentária 3: Y. Iwamura, T. Itoh, N. Gotoh e 1. Toyoda, "Fusion Technology", Vol. 33, p. 476 a 492, 1998.

[007] Literatura não Patentária 4: I. Dardik, et al., "Ultrasonically- excited electrolysis Experiments at Energetics Technologies", ICCF-14 International Conference on Condensed Matter Nuclear Science. 2008. Washington, DC.

[008] Literatura não Patentária 5: Y. Arata e Yue-Chang Zhang,"Anomalous Difference between Reaction Energies Generated within D2O-Cell and H2O-Cell", Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 37 (1998) pp. L 1274 a L 1276.

[009] Literatura não Patentária 6: F. Celani et al., "Improved understanding of self-sustained, sub-micrometric multicomposition surface Constantan wires interacting with H2 at high temperatures: experimental evidence of Anomalous Heat Effects", Chemistry and Materials Research, Vol. 3 N°. 12 (2013) 21.

Sumário da Invenção Problema Técnico

[0010] Em uma célula de elementos de geração de calor que usa tecnologias divulgadas nas Literaturas não Patentárias 1 a 6 na qual o calor é gerado mediante o uso de um metal de armazenagem de hidrogênio ou uma liga de armazenagem de hidrogênio, às vezes a probabilidade de ocorrência do fenômeno de geração de calor é baixa. Mesmo se a célula de elementos de geração de calor gerar o excesso de calor uma vez, um fenômeno pode ocorrer no qual o excesso de calor é reduzido de repente por alguma causa. Isso causa um problema que o calor esperado não pode ser necessariamente obtido de maneira estável.

[0011] A presente invenção foi elaborada em vista do problema acima, e um objetivo da presente invenção consiste na provisão de um sistema de geração de calor capaz de obter o calor de maneira estável mediante o uso da célula de elementos de geração de calor descrita acima que pode gerar o calor de maneira instável mediante o uso de um metal de armazenagem de hidrogênio ou uma liga de armazenagem de hidrogênio.

Solução para o Problema

[0012] Para resolver o problema descrito acima, um sistema de geração de calor da reivindicação 1 inclui: uma pluralidade de células de elementos de geração de calor, cada uma das quais gera o excesso de calor mediante o uso de um metal de armazenagem de hidrogênio ou uma liga de armazenagem de hidrogênio quando o gás à base de hidrogênio que contribui para a geração de calor é abastecido em um recipiente; e uma unidade de controle integrada que controla a geração de calor por meio do aquecimento de cada uma das células de elementos de geração de calor e por meio do abastecimento do gás à base de hidrogênio em cada uma das células de elementos de geração de calor, e faz com que uma unidade de recuperação de saída recupere a saída do excesso de calor de cada uma das células de elementos de geração de calor. A unidade de controle integrada controla a geração de calor da célula de elementos de geração de calor que não está gerando o excesso de calor, e controla uma saída do excesso de calor da outra célula de elementos de geração de calor que está gerando o excesso de calor por meio da execução de pelo menos qualquer um dentre o ajuste de temperatura da célula de elementos de geração de calor, o controle de abastecimento do gás à base de hidrogênio na célula de elementos de geração de calor, e o controle de pressão na célula de elementos de geração de calor, deste modo aumentando e/ou mantendo a saída do excesso de calor da célula de elementos de geração de calor.

[0013] Um sistema de geração de calor da reivindicação 2 inclui:uma pluralidade de células de elementos de geração de calor, cada uma das quais gera o excesso de calor mediante o uso de um metal de armazenagem de hidrogênio ou uma liga de armazenagem de hidrogênio quando o gás à base de hidrogênio que contribui para a geração de calor é abastecido em um recipiente; e uma unidade de controle integrada que controla a geração de calor por meio do aquecimento de cada uma das células de elementos de geração de calor e por meio do abastecimento do gás à base de hidrogênio em cada uma das células de elementos de geração de calor, e faz com que uma unidade de recuperação de saída recupere a saída do excesso de calor de cada uma das células de elementos de geração de calor. A unidade de controle integrada controla a geração de calor da célula de elementos de geração de calor que está gerando o excesso de calor, e controla uma saída do excesso de calor da outra célula de elementos de geração de calor que não está gerando o excesso de calor por meio da execução de pelo menos qualquer um dentre o ajuste de temperatura da célula de elementos de geração de calor, o controle de abastecimento do gás à base de hidrogênio na célula de elementos de geração de calor, e o controle de pressão na célula de elementos de geração de calor, deste modo promovendo a saída do excesso de calor da célula de elementos de geração de calor.

[0014] Um sistema de geração de calor da reivindicação 3 inclui:uma pluralidade de células de elementos de geração de calor, cada uma das quais gera o excesso de calor mediante o uso de um metal de armazenagem de hidrogênio ou uma liga de armazenagem de hidrogênio quando uma solução eletrolítica que contribui para a geração de calor é abastecida em um recipiente; e uma unidade de controle integrada que controla a geração de calor por meio do aquecimento de cada uma das células de elementos de geração de calor e por meio do abastecimento da solução eletrolítica em cada uma das células de elementos de geração de calor, e faz com que uma unidade de recuperação de saída recupere a saída do excesso de calor de cada uma das células de elementos de geração de calor. A unidade de controle integrada controla a geração de calor da célula de elementos de geração de calor que não está gerando o excesso de calor, e controla uma saída do excesso de calor da outra célula de elementos de geração de calor que está gerando o excesso de calor por meio da execução de pelo menos qualquer um dentre o ajuste de temperatura da célula de elementos de geração de calor, o controle de abastecimento da solução eletrolítica na célula de elementos de geração de calor, e o controle da corrente e da voltagem eletrolítica na célula de elementos de geração de calor, deste modo aumentando e/ou mantendo a saída do excesso de calor da célula de elementos de geração de calor.

[0015] Um sistema de geração de calor da reivindicação 4 inclui: uma pluralidade de células de elementos de geração de calor, cada uma das quais gera o excesso de calor mediante o uso de um metal de armazenagem de hidrogênio ou uma liga de armazenagem de hidrogênio quando uma solução eletrolítica que contribui para a geração de calor é abastecida em um recipiente; e uma unidade de controle integrada que controla a geração de calor por meio do aquecimento de cada uma das células de elementos de geração de calor e por meio do abastecimento da solução eletrolítica em cada uma das células de elementos de geração de calor, e faz com que uma unidade de recuperação de saída recupere a saída do excesso de calor de cada uma das células de elementos de geração de calor. A unidade de controle integrada controla a geração de calor da célula de elementos de geração de calor que está gerando o excesso de calor, e controla uma saída do excesso de calor da outra célula de elementos de geração de calor que não está gerando o excesso de calor por meio da execução de pelo menos qualquer um dentre o ajuste de temperatura da célula de elementos de geração de calor, o controle de abastecimento da solução eletrolítica na célula de elementos de geração de calor, e o controle da corrente e da voltagem eletrolítica na célula de elementos de geração de calor, deste modo promovendo a saída do excesso de calor da célula de elementos de geração de calor.

[0016] Um sistema de geração de calor da reivindicação 11 inclui: uma célula de elementos de geração de calor que gera o calor mediante o uso de um metal de armazenagem de hidrogênio ou uma liga de armazenagem de hidrogênio quando o gás à base de hidrogênio que contribui para a geração de calor é abastecido na célula de elementos de geração de calor; uma unidade de medição de temperatura que é provida na célula de elementos de geração de calor e mede a temperatura de uma parede interna e/ou externa de um recipiente da célula de elementos de geração de calor; uma unidade de controle de abastecimento de gás que determina uma posição de abastecimento do gás à base de hidrogênio a ser abastecido na célula de elementos de geração de calor com base em um resultado de medição obtido a partir da unidade de medição de temperatura; e uma unidade de modificação de abastecimento de gás que modifica uma posição de abastecimento do gás à base de hidrogênio a ser abastecido na célula de elementos de geração de calor para uma posição de abastecimento determinada por meio da unidade de controle de abastecimento de gás.

Efeito(s) Vantajoso(s) da Invenção

[0017] De acordo com as reivindicações 1 e 3 da presente invenção, o sistema de geração de calor controla a saída do excesso de calor de cada uma das células de elementos de geração de calor que geram o excesso de calor como resultado da reação de geração de calor entre a pluralidade de células de elementos de geração de calor, a fim de aumentar e/ou manter a saída do excesso de calor e, portanto, mesmo se as outras células de elementos de geração de calor não gerarem o excesso de calor devido à reação de geração de calor insuficiente, as células de elementos de geração de calor que estão gerando o excesso de calor podem compensar a quantidade insuficiente de calor a ser recuperada, deste modo sendo capaz de obter o calor de maneira estável mediante o uso das células de elementos de geração de calor, cada uma das quais gera o calor mediante o uso de um metal de armazenagem de hidrogênio ou uma liga de armazenagem de hidrogênio.

[0018] De acordo com as reivindicações 2 e 4 da presente invenção, mesmo se algumas células de elementos de geração de calor não gerarem o excesso de calor devido à reação de geração de calor insuficiente entre a pluralidade de células de elementos de geração de calor, o sistema de geração de calor, bem como o controle de saída do excesso de calor, tenta gerar a reação de geração de calor para as células de elementos de geração de calor que não estão gerando o excesso de calor para promover a saída do excesso de calor, e também pode controlar de modo que as células de elementos de geração de calor que estão gerando o excesso de calor compensem a quantidade insuficiente de calor a ser recuperada, deste modo sendo capaz de obter o calor de maneira estável mediante o uso das células de elementos de geração de calor, cada uma das quais gera o calor mediante o uso de um metal de armazenagem de hidrogênio ou uma liga de armazenagem de hidrogênio.

[0019] De acordo com a reivindicação 11 da presente invenção, a posição de abastecimento do gás à base de hidrogênio a ser abastecido na célula de elementos de geração de calor é modificada de maneira adequada de acordo com um estado de geração de calor da célula de elementos de geração de calor que altera em conjunto com o decorrer do tempo de modo que o excesso de calor é enviado, deste modo sendo capaz de obter o calor de maneira estável mediante o uso da célula de elementos de geração de calor que gera o calor mediante o uso de um metal de armazenagem de hidrogênio ou uma liga de armazenagem de hidrogênio.

Breve Descrição dos Desenhos

[0020] A Figura 1 é um diagrama esquemático que ilustra uma configuração completa de um sistema de geração de calor de acordo com a presente invenção;

[0021] A Figura 2 é um diagrama de blocos que ilustra uma configuração de circuito de uma unidade de controle de módulo;

[0022] A Figura 3 é um diagrama esquemático que ilustra uma configuração de um módulo de elementos de geração de calor;

[0023] A Figura 4 é um gráfico que mostra uma relação entre uma quantidade de armazenagem de hidrogênio e uma temperatura do Pd, e uma pressão;

[0024] A Figura 5 é um gráfico que mostra os resultados de saída do calor gerado a partir do sistema de geração de calor provido com cinco células de elementos de geração de calor;

[0025] A Figura 6 é um diagrama esquemático que ilustra uma configuração na qual as unidades de medição de temperatura são providas no interior da célula de elementos de geração de calor;

[0026] A Figura 7 é um diagrama esquemático que ilustra uma configuração completa de um sistema de geração de calor quando uma solução eletrolítica é usada como um fluido à base de hidrogênio que contribui para a geração de calor; e

[0027] A Figura 8 é um diagrama de blocos que ilustra uma configuração de circuito de uma unidade de controle de módulo quando a solução eletrolítica é usada como o fluido à base de hidrogênio que contribui para a geração de calor.

Descrição das Modalidades

[0028] As modalidades da presente invenção serão descritas em detalhes com base nos desenhos a seguir.

Configuração Completa do Sistema de Geração de Calor da Presente Invenção

[0029] Tal como ilustrado na Figura 1, um sistema de geração de calor 1 da presente invenção inclui uma unidade de controle integrada 2 com uma configuração de microcomputador que inclui uma CPU (Unidade Central de Processamento), uma RAM (Memória de Acesso Aleatório), uma ROM (Memória Apenas de Leitura) e outros do gênero que não estão ilustrados. O sistema de geração de calor 1 tem uma configuração na qual a unidade de controle integrada 2 é conectada: às unidades de controle de módulo 3a, 3b, 3c, 3d, 3e que controlam os módulos de elementos de geração de calor 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, respectivamente; a uma unidade de abastecimento de gás 6 que abastece o gás à base de hidrogênio que contribui para a geração de calor de uma célula de elementos de geração de calor 16 em cada um dos módulos de elementos de geração de calor 4a, 4b, 4c, 4d, 4e através de um tubo 10; a uma unidade de recuperação de gás 7 que recupera o gás à base de hidrogênio de cada um dos módulos de elementos de geração de calor 4a, 4b, 4c, 4d, 4e através de um tubo 11 e alimenta a unidade de abastecimento de gás 6 novamente com o gás; a uma unidade de circulação de fluido térmico 17 que é provida para cada um dos módulos de elementos de geração de calor 4a, 4b, 4c, 4d, 4e; e a uma unidade de recuperação de saída 9 que recupera a saída do calor de cada um dos módulos de elementos de geração de calor 4a, 4b, 4c, 4d, 4e através dos tubos 12a, 12b, 12c, 12d, 12e, respectivamente.

[0030] A presente modalidade descreve um caso no qual uma vez que uma célula de elementos de geração de calor 16 é provida em cada um dos módulos de elementos de geração de calor 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, um total de cinco células de elementos de geração de calor 16 são providas como uma pluralidade de células de elementos de geração de calor, mas a presente invenção não se limita a isso. Outros dois, três, dez, ou vários números de células de elementos de geração de calor podem ser aplicados.

[0031] A unidade de controle integrada 2 pode controlar totalmente as unidades de controle de módulo 3a, 3b, 3c, 3d, 3e que são providas para os módulos de elementos de geração de calor 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, a unidade de abastecimento de gás 6, a unidade de recuperação de gás 7, a unidade de circulação de fluido térmico 17, e a unidade de recuperação de saída 9, e pode operar todo o sistema de geração de calor 1 de modo que a quantidade da recuperação de calor na unidade de recuperação de saída 9 seja a maior em todo o sistema de geração de calor 1.

[0032] A célula de elementos de geração de calor 16 colocada em cada um dos módulos de elementos de geração de calor 4a, 4b, 4c, 4d, 4e tem um recipiente no qual um metal de armazenagem de hidrogênio tal como o Pd, Ni, Pt, e Ti, ou uma liga de armazenagem de hidrogênio que contém pelo menos um destes elementos é provida. Quando um interior do recipiente é abastecido com o gás à base de hidrogênio e aquecido, a reação de geração de calor ocorre, deste modo gerando o excesso de calor.

[0033] Especificamente, a célula de elementos de geração de calor 16 é uma célula de elementos de geração de calor que usa as tecnologias que são divulgadas na Literatura não Patentária 1, Literatura não Patentária 2, Literatura não Patentária 6, e Publicação Internacional N°. WO 2015/008859. Uma configuração detalhada de uma estrutura interna é divulgada nas Literaturas não Patentárias 1, 2, 6 e na Publicação Internacional N°. WO 2015/008859, e deste modo a descrição da mesma é duplicada e omitida.

[0034] Deve ser observado que a presente modalidade descreve um caso no qual a célula de elementos de geração de calor divulgada nas Literaturas não Patentária 1, 2, 6 e na Publicação Internacional N°. WO 2015/008859 é usada como a célula de elementos de geração de calor que gera o excesso de calor mediante o uso do metal de armazenagem de hidrogênio ou da liga de armazenagem de hidrogênio quando o gás à base de hidrogênio que contribui para a geração de calor é abastecido no recipiente, mas a presente invenção não se limita a isso. Se o excesso de calor puder ser gerado mediante o uso do metal de armazenagem de hidrogênio ou da liga de armazenagem de hidrogênio quando o gás à base de hidrogênio que contribui para a geração de calor é abastecido no recipiente, qualquer configuração divulgada nas outras várias Literaturas não Patentárias e nas Literaturas de Patente pode ser usada como a célula de elementos de geração de calor.

[0035] A célula de elementos de geração de calor 16 pressupõe que o excesso de calor é gerado na célula de elementos de geração de calor 16 por meio da execução do controle de geração de calor através de cada um dos módulos de elementos de geração de calor 4a, 4b, 4c, 4d, 4e. No entanto, em algumas células de elementos de geração de calor 16, a reação de geração de calor torna-se por vezes instável devido a alguma causa, e algumas células de elementos de geração de calor não podem gerar o excesso de calor.

[0036] Quanto às células de elementos de geração de calor que não geram o excesso de calor, a reação de geração de calor não ocorre embora o controle de geração de calor ideal seja executado, cuja causa é por vezes incerta. Mesmo se o controle de abastecimento do gás à base de hidrogênio é modificado neste ponto, a reação de geração de calor pode ser difícil de ocorrer.

[0037] O sistema de geração de calor 1, de acordo com a presente invenção, enquanto está controlando de maneira contínua a geração de calor da célula de elementos de geração de calor 16 que não está gerando o excesso de calor, controla a saída do excesso de calor da célula de elementos de geração de calor 16 que está gerando o excesso de calor por meio da execução do ajuste de temperatura da célula de elementos de geração de calor, o controle de abastecimento do gás à base de hidrogênio, o controle de pressão na célula de elementos de geração de calor ou em outros do gênero, o controle de saída do excesso de calor que é diferente do controle de geração de calor, deste modo aumentando e/ou mantendo a saída do excesso de calor da célula de elementos de geração de calor de modo que a célula de elementos de geração de calor 16 que está gerando o excesso de calor ativa a reação de geração de calor para compensar a quantidade insuficiente de calor que possa ser gerada por meio da célula de elementos de geração de calor 16 que não está gerando o excesso de calor.

[0038] Na presente modalidade, as unidades de controle de modulo 3a, 3b, 3c, 3d, 3e e os módulos de elementos de geração de calor 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, têm as mesmas configurações, respectivamente. Portanto, a unidade de controle de módulo 3a e o módulo de elementos de geração de calor 4a, serão descritos a seguir.

[0039] O gás à base de hidrogênio como um fluido que contribui para a geração de calor é um gás de água pesada, gás de deutério, gás de hidrogênio leve, ou gás de água leve, e pode ser modificado adequadamente de acordo com um tipo de célula de elementos de geração de calor 16 colocada em cada um dos módulos de elementos de geração de calor 4a, 4b, 4c, 4d, 4e.

[0040] A unidade de abastecimento de gás 6 abastece o gás à base de hidrogênio em um tanque de armazenagem (não ilustrado) e abastece o gás à base de hidrogênio recebido da unidade de recuperação de gás 7 para cada um dos módulos de elementos de geração de calor 4a, 4b, 4c, 4d, 4e de acordo com uma instrução da unidade de controle integrada 2. No módulo de elementos de geração de calor 4a, o equipamento periférico 15 executa o controle de quantidade do gás à base de hidrogênio abastecido para a célula de elementos de geração de calor 16, a seleção de uma posição de abastecimento (posição de altura) na qual o gás à base de hidrogênio é abastecido na célula de elementos de geração de calor 16, o controle de pressão na célula de elementos de geração de calor 16, o controle de temperatura de aquecimento da célula de elementos de geração de calor 16, e outros do gênero de acordo com uma instrução da unidade de controle de módulo 3a, a fim de controlar a geração de calor de modo que a célula de elementos de geração de calor 16 gere o excesso de calor.

[0041] Na presente modalidade, a unidade de controle de modulo 3a recebe uma instrução determinada por meio da unidade de controle integrada 2 de acordo com os estados de geração de calor das células de elementos de geração de calor 16 nos outros módulos de elementos de geração de calor 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, e faz com que o módulo de elementos de geração de calor 4a a ser controlado execute uma operação predeterminada de acordo com uma instrução da unidade de controle integrada 2.

[0042] O equipamento periférico 15 provido no módulo de elementos de geração de calor 4a abastece o gás à base de hidrogênio abastecido a partir da unidade de abastecimento de gás 6 na célula de elementos de geração de calor 16 por meio de um método de abastecimento de acordo com a instrução da unidade de controle de módulo 3a. O equipamento periférico 15 alimenta o gás à base de hidrogênio usado na célula de elementos de geração de calor 16 do interior da célula de elementos de geração de calor 16 para a unidade de recuperação de gás 7 a fim de circular o gás à base de hidrogênio na célula de elementos de geração de calor 16. Deve ser observado que o equipamento periférico 15 obtém um resultado da análise do gás gerado na célula de elementos de geração de calor 16 e o transmite como dados de análise para a unidade de controle de módulo 3a correspondente, por exemplo.

[0043] Ao abastecer o gás à base de hidrogênio na célula de elementos de geração de calor 16, o equipamento periférico 15, por exemplo, controla a temperatura do gás à base de hidrogênio para aquecer o interior da célula de elementos de geração de calor 16 e para ajustar a temperatura na célula de elementos de geração de calor 16, deste modo promovendo a geração de calor na célula de elementos de geração de calor 16.

[0044] Além disso, o equipamento periférico 15 recupera o calor gerado a partir de uma parede externa do recipiente da célula de elementos de geração de calor 16 através de um fluido térmico, recupera o calor do gás à base de hidrogênio descarregado a partir do interior da célula de elementos de geração de calor 16 e envia o calor para a unidade da recuperação da saída. Neste momento, o equipamento periférico 15 transmite a saída de calor da célula de elementos de geração de calor 16 como dados de saída para a unidade de controle de módulo correspondente. A unidade de controle de módulo 3a capta a quantidade de calor que é enviada a partir da célula de elementos de geração de calor 16 com base nos dados de saída e transmite os dados de saída para a unidade de controle integrada 2 da camada superior. A unidade de controle integrada 2 reconhece a quantidade de calor que é enviada a partir de cada módulo de elementos de geração de calor com base nos dados de saída recebidos de cada unidade de controle de módulo e transmite a instrução de controle de acordo com o estado de saída de calor de cada célula de elementos de geração de calor 16 para ser executado por todo o sistema de geração de calor 1.

[0045] A unidade de controle integrada 2 recebe o calor obtido através de todo o sistema de geração de calor 1 de cada célula de elementos de geração de calor 16 como dados de saída da unidade de recuperação de saída 9 que recupera o calor de cada célula de elementos de geração de calor 16 e reconhece a quantidade de calor que é enviada em todo o sistema de geração de calor 1.

[0046] A unidade de recuperação de gás 7 é provida com uma bomba de circulação e um removedor de impureza (não ilustrados). A bomba de circulação recupera o gás à base de hidrogênio de cada célula de elementos de geração de calor 16, o removedor de impureza remove as impurezas geradas no gás à base de hidrogênio usado em cada célula de elementos de geração de calor 16 do gás à base de hidrogênio, e então a bomba de circulação abastece o gás à base de hidrogênio para a unidade de abastecimento de gás 6.

[0047] O módulo de elementos de geração de calor 4a é provido com a unidade de circulação de fluido térmico 17. A unidade de circulação de fluido térmico 17 circula o fluido térmico usado para a recuperação da saída de calor da célula de elementos de geração de calor 16. A unidade de circulação de fluido térmico 17 controla a velocidade de fluxo do fluido térmico que circula através da parede externa do recipiente da célula de elementos de geração de calor 16, de acordo com a instrução da unidade de controle de módulo 3a correspondente, e ajusta o tempo de contato entre o fluido térmico e a célula de elementos de geração de calor 16 de acordo com o estado de saída de calor da célula de elementos de geração de calor 16, deste modo absorvendo me maneira eficiente o calor através do fluido térmico.

2. Configuração de Circuito da Unidade de Controle de Módulo

[0048] Uma configuração de circuito da unidade de controle de módulo 3a será descrita. Tal como ilustrado na Figura 2, a unidade de controle de módulo 3a inclui uma unidade de avaliação do estado de elementos de geração de calor 21 com uma configuração de microcomputador que inclui uma CPU, uma RAM, uma ROM, e outros do gênero. A unidade de controle de módulo 3a tem uma configuração na qual a unidade de avaliação do estado de elementos de geração de calor 21 é conectada: a uma unidade de controle de abastecimento de gás 22; a uma unidade de controle de temperatura de gás 23; a uma unidade de análise de distribuição de temperatura 24; a uma unidade de especificação de tipo de gás gerado 25; a uma unidade de análise de saída 26; a uma unidade de controle de temperatura e de velocidade de fluxo média de calor 27; e a uma unidade de estimativa de quantidade de armazenagem de hidrogênio 28.

[0049] A unidade de avaliação do estado de elementos de geração de calor 21 avalia o estado de saída de calor da célula de elementos de geração de calor 16 colocada no módulo de elementos de geração de calor 4a com base nos resultados de análise obtidos a partir da unidade de análise de distribuição de temperatura 24, da unidade de especificação de tipo de gás gerado 25, da unidade de análise de saída 26, da unidade de controle de temperatura e de velocidade de fluxo média de calor 27, e da unidade de estimativa de quantidade de armazenagem de hidrogênio 28, e transmite o resultado de avaliação para a unidade de controle integrada 2.

[0050] Deste modo, a unidade de controle integrada 2 determina se cada célula de elementos de geração de calor 16 gera o excesso de calor com base no resultado de avaliação recebido de cada uma das unidades de controle de módulo 3a, 3b, 3c, 3d, 3e. Por exemplo, a unidade de controle integrada 2 transmite uma instrução de controle de geração de calor para a unidade de controle de módulo 3a que tem a célula de elementos de geração de calor 16 que está gerando o excesso de calor, e por outro lado, transmite uma instrução de controle de saída do excesso de calor para a unidade de controle de módulo 3b que tem a célula de elementos de geração de calor 16 que não está gerando o excesso de calor.

[0051] A unidade de avaliação do estado de elementos de geração de calor 21 recebe a instrução de controle de geração de calor ou a instrução de controle de saída do excesso de calor gerada por meio da unidade de controle integrada 2 com base no resultado de avaliação, e controla o módulo de elementos de geração de calor 4a através da unidade de controle de abastecimento de gás 22, da unidade de controle de temperatura de gás 23, e da unidade de controle de temperatura e de velocidade de fluxo média de calor 27 com base na instrução de controle.

[0052] A unidade de controle de abastecimento de gás 22 faz com que uma unidade de mudança de abastecimento de gás (descrita mais adiante) provida no equipamento periférico 15 no módulo de elementos de geração de calor 4a opere com base na instrução recebida da unidade de avaliação do estado de elementos de geração de calor 21. Por exemplo, a unidade de controle de abastecimento de gás 22 modifica uma posição de abastecimento do gás à base de hidrogênio na célula de elementos de geração de calor 16 e aumenta ou diminui uma quantidade do gás à base de hidrogênio abastecido para a célula de elementos de geração de calor 16. A unidade de controle de temperatura de gás 23 faz com que uma unidade de ajuste de temperatura do gás (descrita mais adiante) provida no equipamento periférico 15 no módulo de elementos de geração de calor 4a opere com base na instrução recebida da unidade de avaliação do estado de elementos de geração de calor 21. Por exemplo, a unidade de controle de temperatura de gás 23 ajusta uma temperatura de aquecimento do gás à base de hidrogênio para ajustar uma temperatura na célula de elementos de geração de calor 16.

[0053] A unidade de controle de temperatura e de velocidade de fluxo média de calor 27 faz com que uma unidade de ajuste de temperatura do fluido térmico (descrita mais adiante) provida no equipamento periférico 15 no módulo de elementos de geração de calor 4a opere com base na instrução recebida da unidade de avaliação do estado de elementos de geração de calor 21, a qual ajusta uma temperatura do fluido térmico que circula em torno da parede externa do recipiente da célula de elementos de geração de calor 16 para recuperar o calor, e ajusta a temperatura da célula de elementos de geração de calor 16 através do fluido térmico. A unidade de controle de temperatura e de velocidade de fluxo média de calor 27 faz com que uma unidade de circulação de fluido térmico (descrita mais adiante) provida no equipamento periférico 15 no módulo de elementos de geração de calor 4a opere com base na instrução recebida da unidade de avaliação do estado de elementos de geração de calor 21, a qual ajusta uma velocidade de fluxo do fluido térmico que circula em torno da parede externa do recipiente da célula de elementos de geração de calor 16.

[0054] Ao receber um resultado de medição da temperatura da célula de elementos de geração de calor 16 de um elemento de conversão termoelétrica (descrito mais adiante) provido na célula de elementos de geração de calor 16, a unidade de análise de distribuição de temperatura 24 estima uma temperatura de geração de calor em cada parte da célula de elementos de geração de calor 16. A unidade de análise de distribuição de temperatura 24 calcula uma modificação da quantidade de calor com base no resultado de medição de temperatura recebido do elemento de conversão termoelétrica, e estima uma velocidade de fluxo de calor gerada na célula de elementos de geração de calor 16 com base na modificação da quantidade de calor. A unidade de análise de distribuição de temperatura 24 transmite o resultado de estimativa da distribuição de temperatura na célula de elementos de geração de calor 16 e o resultado de estimativa da velocidade de fluxo de calor na célula de elementos de geração de calor 16 para a unidade de avaliação do estado de elementos de geração de calor 21, e reflete estes resultados de estimativa para os controles da unidade de controle de abastecimento de gás 22, da unidade de controle de temperatura de gás 23, e da unidade de controle de temperatura e de velocidade de fluxo média de calor 27.

[0055] Na presente modalidade, a unidade de avaliação do estado de elementos de geração de calor 21 armazena uma temperatura na qual se pode estimar que a reação de geração de calor não ocorre, como uma temperatura de limite inferior, e por outro lado, armazena uma temperatura na qual se pode estimar que a reação de geração de calor ocorre, como uma temperatura de limite superior. Deste modo, a unidade de avaliação do estado de elementos de geração de calor 21 estima que a reação de geração de calor ocorre em qual parte da célula de elementos de geração de calor 16 por meio da comparação do resultado de estimativa a respeito da temperatura obtido da unidade de análise de distribuição de temperatura 24 com estas temperaturas de limite inferior e temperatura de limite superior.

[0056] A unidade de especificação de tipo de gás gerado 25 especifica um tipo de gás gerado na célula de elementos de geração de calor 16 com base em um resultado de análise recebido de um analisador de gás (descrito mais adiante) do módulo de elementos de geração de calor 4a, determina se a reação de geração de calor ocorre na célula de elementos de geração de calor 16 dependendo se um gás específico é gerado por meio da reação de geração de calor, e transmite o resultado de determinação para a unidade de avaliação do estado de elementos de geração de calor 21. A unidade de análise de saída 26 recebe um resultado de saída de calor de uma unidade de recuperação de calor (descrita mais adiante) no módulo de elementos de geração de calor 4a, determina se a reação de geração de calor ocorre na célula de elementos de geração de calor 16 com base no resultado de saída, e transmite o resultado de determinação para a unidade de avaliação do estado de elementos de geração de calor 21. Ao receber um resultado de medição de uma resistência elétrica do metal de armazenagem de hidrogênio ou da liga de armazenagem de hidrogênio na célula de elementos de geração de calor 16, a unidade de estimativa de quantidade de armazenagem de hidrogênio 28 determina uma quantidade de armazenagem de hidrogênio do metal de armazenagem de hidrogênio ou da liga de armazenagem de hidrogênio na célula de elementos de geração de calor 16 com base no resultado de medição, e transmite o resultado de determinação para a unidade de avaliação do estado de elementos de geração de calor 21.

[0057] A unidade de estimativa de quantidade de armazenagem de hidrogênio 28 determina que a quantidade de armazenagem de hidrogênio do metal de armazenagem de hidrogênio ou da liga de armazenagem de hidrogênio na célula de elementos de geração de calor 16 é pequena quando a resistência elétrica do metal de armazenagem de hidrogênio ou da liga de armazenagem de hidrogênio é um valor prescrito predefinido ou mais alta, e determina que a quantidade de armazenagem de hidrogênio do metal de armazenagem de hidrogênio ou da liga de armazenagem de hidrogênio na célula de elementos de geração de calor 16 é grande quando a resistência elétrica do metal de armazenagem de hidrogênio ou da liga de armazenagem de hidrogênio é mais baixa do que o valor prescrito predefinido. Deve ser observado que é preferível que a quantidade de armazenagem de hidrogênio do metal de armazenagem de hidrogênio ou da liga de armazenagem de hidrogênio na célula de elementos de geração de calor 16 seja grande o bastante para alcançar o estado onde a reação de geração de calor ocorre.

3. Configuração do Módulo de Elementos de Geração de Calor

[0058] Uma configuração de um módulo de elementos de geração de calor controlado por meio da unidade de controle de módulo 3a será descrita a seguir. Neste caso, tal como ilustrado na Figura 3, o módulo de elementos de geração de calor 4a inclui a célula de elementos de geração de calor 16 e o equipamento periférico 15. O equipamento periférico 15 é operado de acordo com a instrução da unidade de controle de módulo 3a para causar a reação de geração de calor na célula de elementos de geração de calor 16 que não está gerando o excesso de calor ou também para promover a reação de geração de calor gerada na célula de elementos de geração de calor 16.

[0059] Na presente modalidade, os elementos de conversão termoelétrica 37, 38, 39 que servem como as unidades de medição de temperatura são arranjados na forma de uma disposição ao longo da parede externa do recipiente da célula de elementos de geração de calor 16 para medir a temperatura da célula de elementos de geração de calor 16 em uma parte onde cada um dos elementos de conversão termoelétrica 37, 38, 39 é provido. Neste caso, a célula de elementos de geração de calor 16 inclui: uma pluralidade de elementos de conversão termoelétrica 37 que são providos em uma posição superior da célula de elementos de geração de calor 16 para cercar a parede externa do recipiente da célula de elementos de geração de calor 16; uma pluralidade de elementos de conversão termoelétrica 38 que são providos em uma posição intermediária da célula de elementos de geração de calor 16 para cercar a parede externa do recipiente da célula de elementos de geração de calor 16; e uma pluralidade de elementos de conversão termoelétrica 39 que são providos em uma posição inferior da célula de elementos de geração de calor 16 para cercar a parede externa do recipiente da célula de elementos de geração de calor 16, de modo que as temperaturas sejam medidas em posições de altura diferentes na célula de elementos de geração de calor 16 por meio dos elementos de conversão termoelétrica 37, 38, 39.

[0060] Os elementos de conversão termoelétrica 37, 38, 39 transmitem os resultados de medição de temperatura da célula de elementos de geração de calor 16 para a unidade de análise de distribuição de temperatura 24 da unidade de controle de módulo 3a de modo que a unidade de análise de distribuição de temperatura 24 possa detectar uma distribuição de temperatura que represente uma temperatura em cada parte da célula de elementos de geração de calor 16.

[0061] O equipamento periférico 15 é provido com um bocal de abastecimento superior 35a, um bocal de abastecimento intermediário 35b e um bocal de abastecimento inferior 35c que se comunicam com a unidade de abastecimento de gás 6 para se estender na célula de elementos de geração de calor 16. Uma unidade de modificação de abastecimento de gás 31 é provida para o bocal de abastecimento superior 35a, para o bocal de abastecimento intermediário 35b, e para o bocal de abastecimento inferior 35c. A unidade de modificação de abastecimento de gás 31 modifica uma posição de abastecimento do gás à base de hidrogênio na célula de elementos de geração de calor 16 de acordo com a instrução da unidade de controle de abastecimento de gás 22 da unidade de controle de módulo 3a.

[0062] Na realidade, a unidade de modificação de abastecimento de gás 31 inclui: uma válvula 31a provida no bocal de abastecimento superior 35a; uma válvula 31b provida no bocal de abastecimento intermediário 35b que é mais longo do que o bocal de abastecimento superior 35a; e uma válvula 31c provida no bocal de abastecimento inferior 35c que é mais longo do que o bocal de abastecimento intermediário 35b, por exemplo, de modo que estas válvulas 31a, 31b, 31c possam ser controladas para serem abertas e fechadas para selecionar uma posição de abastecimento do gás à base de hidrogênio na célula de elementos de geração de calor 16. A unidade de modificação de abastecimento de gás 31 ajusta o grau de abertura de cada uma das válvulas 31a, 31b, 31c, e controla a velocidade de fluxo e a quantidade de abastecimento do gás à base de hidrogênio na célula de elementos de geração de calor 16.

[0063] Quando um elemento de geração de calor provido na célula de elementos de geração de calor 16 é feito de um metal de armazenagem de hidrogênio de Pd, por exemplo, a unidade de modificação de abastecimento de gás 31, como o controle de geração de calor para causar a reação de geração de calor, abre a válvula 31b e fecha as outras válvulas 31a, 31c para abastecer o gás à base de hidrogênio do bocal de abastecimento intermediário 35b que tem um porta de abastecimento localizado em um centro do interior da célula de elementos de geração de calor 16. Então, quando a unidade de controle de módulo 3a determina que uma posição superior da célula de elementos de geração de calor 16 atinja uma alta temperatura e a posição de geração do excesso de calor onde a reação de geração de calor está ocorrendo é a posição superior, por exemplo, a unidade de modificação de abastecimento de gás 31 também abre a válvula 31a além da válvula 31b e mantém a outra válvula 31c fechada de acordo com a instrução da unidade de controle de abastecimento de gás 22, para também abastecer o gás à base de hidrogênio do bocal de abastecimento superior 35a que tem um porta de abastecimento do gás à base de hidrogênio localizado na posição mais próxima da posição superior onde se estima que a reação de geração de calor está ocorrendo.

[0064] Deste modo, na célula de elementos de geração de calor 16, mais gás à base de hidrogênio é abastecido para a posição superior onde se estima que a reação de geração de calor está ocorrendo, para manter a temperatura na célula de elementos de geração de calor 16 a uma temperatura ótima. Deste modo, a quantidade de armazenagem de hidrogênio do metal de armazenagem de hidrogênio ou da liga de armazenagem de hidrogênio na posição superior torna-se grande para deste modo promover a reação de geração de calor.

[0065] Por outro lado, quando a unidade de controle de módulo 3a determina que uma posição inferior da célula de elementos de geração de calor 16 atinja uma alta temperatura e a posição de geração do excesso de calor onde a reação de geração de calor está ocorrendo é a posição inferior, por exemplo, a unidade de modificação de abastecimento de gás 31 também abre a válvula 31c além da válvula 31b e mantém a outra válvula 31a fechada de acordo com a instrução da unidade de controle de abastecimento de gás 22, para também abastecer o gás à base de hidrogênio do bocal de abastecimento inferior 35c que tem um porta de abastecimento do gás à base de hidrogênio localizado na posição mais próxima da posição inferior onde se estima que a reação de geração de calor está ocorrendo. Deste modo, na célula de elementos de geração de calor 16, mais gás à base de hidrogênio é abastecido para a posição inferior onde se estima que a reação de geração de calor está ocorrendo, e a quantidade de armazenagem de hidrogênio do metal de armazenagem de hidrogênio ou da liga de armazenagem de hidrogênio na posição inferior torna-se grande para deste modo promover a reação de geração de calor.

[0066] A presente modalidade descreve um caso no qual o gás à base de hidrogênio é abastecido do bocal de abastecimento superior 35a ou do bocal de abastecimento inferior 35c que tem uma porta de abastecimento localizado perto da posição de geração do excesso de calor onde se estima que a reação de geração de calor está ocorrendo na célula de elementos de geração de calor 16, mas a presente invenção não se limita a isso. O gás à base de hidrogênio pode ser abastecido a partir de todos o bocal de abastecimento superior 35a, o bocal de abastecimento intermediário 35b, e o bocal de abastecimento inferior 35c para a célula de elementos de geração de calor 16 na qual se estima que a reação de geração de calor está ocorrendo.

[0067] O equipamento periférico 15 inclui, além da tal unidade de modificação de abastecimento de gás 31, uma unidade de ajuste de temperatura do gás 32 que é provida para o bocal de abastecimento superior 35a, para o bocal de abastecimento intermediário 35b, e para o bocal de abastecimento inferior 35c. A unidade de ajuste de temperatura do gás 32 aquece o gás à base de hidrogênio abastecido na célula de elementos de geração de calor 16 de acordo com a instrução da unidade de controle de abastecimento de gás 22 da unidade de controle de módulo 3a para ajustar a temperatura na célula de elementos de geração de calor 16.

[0068] Na realidade, a unidade de ajuste de temperatura do gás 32 inclui: uma unidade de aquecimento 32a provida no bocal de abastecimento superior 35a; uma unidade de aquecimento 32b provida no bocal de abastecimento intermediário 35b; e uma unidade de aquecimento 32c provida no bocal de abastecimento inferior 35c, por exemplo, de modo que a unidade de ajuste de temperatura do gás 32 controle o aquecimento destas unidades de aquecimento 32a, 32b, 32c para aquecer o gás à base de hidrogênio abastecido na célula de elementos de geração de calor 16 a uma temperatura predeterminada.

[0069] Neste caso, a unidade de ajuste de temperatura do gás 32 opera somente as unidades de aquecimento 32a, 32b, 32c providas para o bocal de abastecimento superior 35a, para o bocal de abastecimento intermediário 35b e para o bocal de abastecimento inferior 35c que são usados para abastecer o gás à base de hidrogênio na célula de elementos de geração de calor 16 entre o bocal de abastecimento superior 35a, o bocal de abastecimento intermediário 35b e o bocal de abastecimento inferior 35c para aquecer o gás à base de hidrogênio abastecido na célula de elementos de geração de calor 16.

[0070] O equipamento periférico 15 é provido com um bocal de recuperação de gás 41 que se comunica com a unidade de recuperação de gás 7 para se estender da célula de elementos de geração de calor 16, e uma unidade de recuperação de calor 40 e um analisador de gás 43 são providos para o bocal de recuperação de gás 41. O bocal de recuperação de gás 41 descarrega o gás à base de hidrogênio na célula de elementos de geração de calor 16 do interior da célula de elementos de geração de calor 16 para alimentá-lo para a unidade de recuperação de gás 7. Deste modo, na célula de elementos de geração de calor 16, uma pressão no interior do recipiente é ajustada por meio da sucção do gás à base de hidrogênio.

[0071] Quando o gás à base de hidrogênio aquecido na célula de elementos de geração de calor 16 que está gerando o excesso de calor é descarregado do interior da célula de elementos de geração de calor 16 para a unidade de recuperação de gás 7, a unidade de recuperação de calor 40 retira o calor do gás à base de hidrogênio para deste modo propagar o calor obtido do gás à base de hidrogênio para a unidade de recuperação de saída 9. Deve ser observado que a unidade de recuperação de calor 40 transmite um resultado de recuperação de saída que representa o grau de calor que é recuperado do gás à base de hidrogênio para a unidade de análise de saída 26 da unidade de controle de módulo 3a. Quando o gás à base de hidrogênio é descarregado do interior da célula de elementos de geração de calor 16 para a unidade de recuperação de gás 7, o analisador de gás 43 armazena de maneira temporária parte do gás à base de hidrogênio nele, analisa as substâncias contidas no gás à base de hidrogênio e transmite o resultado da análise para a unidade de especificação de tipo de gás gerado 25. Deste modo, a unidade de especificação de tipo de gás gerado 25 especifica as substâncias contidas no gás à base de hidrogênio por meio da comparação do resultado da análise recebido do analisador de gás 43 com os dados de característica do gás previamente armazenados.

[0072] Deve ser observado que na célula de elementos de geração de calor 16, uma passagem de circulação 17a cilíndrica é provida para ser passada em torno da parede externa do recipiente, e um fluido térmico tal como a água flui através da passagem de circulação 17a. O fluido térmico circula a partir da unidade de circulação de fluido térmico 17 e retira o calor da célula de elementos de geração de calor 16 por meio do contato com a célula de elementos de geração de calor 16, deste modo sendo capaz de recuperar o calor.

[0073] O equipamento periférico 15 é provido com uma unidade de aquecimento 44 que aquece tal fluido térmico e uma unidade de recuperação de calor 45 que retira o calor do fluido térmico e envia o calor para a unidade de recuperação de saída 9. A unidade de aquecimento 44 é provida em uma posição antes que o fluido térmico entre em contato com a célula de elementos de geração de calor 16 e aquece o fluido térmico antes que o fluido térmico entre em contato com a célula de elementos de geração de calor 16 de acordo com uma instrução da unidade de controle de temperatura e de velocidade de fluxo média de calor 27 para deste modo aquecer a célula de elementos de geração de calor 16.

[0074] A unidade de recuperação de calor 45 é provida em uma posição depois que o fluido térmico entra em contato com a célula de elementos de geração de calor 16, retira o calor do fluido térmico aquecido na célula de elementos de geração de calor 16 que está gerando o excesso de calor para deste modo propagar o calor obtido desta maneira para a unidade de recuperação de saída 9. Deve ser observado que a unidade de recuperação de calor 45 transmite um resultado de recuperação de saída que representa o grau de calor que é recuperado do fluido térmico para a unidade de análise de saída 26 da unidade de controle de módulo 3a.

[0075] Na presente modalidade, uma maior concentração de hidrogênio no metal de armazenagem de hidrogênio ou na liga de armazenagem de hidrogênio provida na célula de elementos de geração de calor 16 tende a causar facilmente a reação de geração de calor na célula de elementos de geração de calor 16 e a probabilidade de gerar o excesso de calor pode ser considerada alta. O equipamento periférico 15 controla o abastecimento do gás à base de hidrogênio na célula de elementos de geração de calor 16, uma temperatura na célula de elementos de geração de calor 16 e uma pressão na célula de elementos de geração de calor 16, deste modo sendo capaz de aumentar a concentração de hidrogênio no metal de armazenagem de hidrogênio ou na liga de armazenagem de hidrogênio provida na célula de elementos de geração de calor 16, também promovendo a reação de geração de calor na célula de elementos de geração de calor 16 e aumentando ou mantendo a saída do excesso de calor das células de elementos de geração de calor.

[0076] A Figura 4 é um gráfico que mostra uma concentração de hidrogênio de paládio (Pd) que pode ser usado como o metal de armazenagem de hidrogênio provido na célula de elementos de geração de calor 16. A Figura 4 mostra uma relação entre uma temperatura e uma concentração de hidrogênio de Pd quando as pressões no interior do recipiente são 0,5 [atm], 1,0 [atm], 1,5 [atm] e 2,0 [atm], respectivamente. Por exemplo, quando de um caso em que a temperatura é de cerca de 130°C a uma pressão de 0,5 [atm] e a concentração de hidrogênio de Pd é de cerca de 0,5 (indicado como P1 na Figura 4), a pressão é aumentada para 1,5 [atm] sem modificar a temperatura, a concentração de hidrogênio de Pd é aumentada para cerca de 0,65 (indicado como P2 na Figura 4). Por outro lado, mesmo quando a temperatura é diminuída para cerca de 90°C a uma pressão de 0,5 [atm], a concentração de hidrogênio de Pd é aumentada para cerca de 0,65 (indicado como P3 na Figura 4).

[0077] No módulo de elementos de geração de calor 4a, quando o excesso de calor é gerado na célula de elementos de geração de calor 16, as unidades de aquecimento 32a, 32b, 32c diminuem a temperatura de aquecimento do gás à base de hidrogênio, e a unidade de aquecimento 44 diminui a temperatura de aquecimento do fluido térmico para diminuir a temperatura da célula de elementos de geração de calor 16, de acordo com a instrução da unidade de controle de módulo 3a, para promover a reação de geração de calor que ocorreu na célula de elementos de geração de calor 16. O módulo de elementos de geração de calor 4a ajusta uma quantidade de sucção de gás do bocal de recuperação de gás 41 de acordo com a instrução da unidade de controle de módulo 3a para aumentar uma pressão na célula de elementos de geração de calor 16. Deste modo, o módulo de elementos de geração de calor 4a aumenta a quantidade de armazenagem de hidrogênio do metal de armazenagem de hidrogênio ou da liga de armazenagem de hidrogênio na célula de elementos de geração de calor 16 para também facilmente causar a reação de geração de calor na célula de elementos de geração de calor 16 que está gerando o excesso de calor, deste modo aumentando e mantendo a saída do excesso de calor da célula de elementos de geração de calor 16.

[0078] Deve ser observado que, quando o Ni é usado como o metal de armazenagem de hidrogênio, uma concentração de hidrogênio de Ni é aumentada enquanto a temperatura é aumentada sem modificar a pressão. Ao contrário do Pd, as unidades de aquecimento 32a, 32b, 32c aumentam a temperatura de aquecimento do gás à base de hidrogênio e a unidade de aquecimento 44 aumenta a temperatura de aquecimento do fluido térmico para aumentar a temperatura da célula de elementos de geração de calor 16, de modo que a quantidade de armazenagem de hidrogênio do metal de armazenagem de hidrogênio na célula de elementos de geração de calor 16 é aumentada para promover a reação de geração de calor na célula de elementos de geração de calor 16.

4. Operação e Efeito

[0079] Na configuração acima, o sistema de geração de calor 1, de acordo com a presente invenção, inclui a pluralidade de células de elementos de geração de calor 16, cada uma das quais gera o excesso de calor mediante o uso do metal de armazenagem de hidrogênio ou da liga de armazenagem de hidrogênio quando o gás à base de hidrogênio que contribui para a geração de calor é abastecido em um recipiente, e também inclui a unidade de controle integrada 2 que controla a geração de calor por meio de cada uma das células de elementos de geração de calor 16 através do aquecimento de cada uma das células de elementos de geração de calor 16 e do abastecimento do gás à base de hidrogênio em cada uma das células de elementos de geração de calor 16.

[0080] A Figura 5 é um gráfico que mostra uma relação entre o tempo e uma saída de calor no sistema de geração de calor 1 provido com cinco células de elementos de geração de calor 16 como um exemplo. Na Figura 5, os resultados de saídas de calor da primeira para a quinta célula de elementos de geração de calor 16 são indicados por meio das curvas H1 a H5 e o total de saídas de calor destas cinco células de elementos de geração de calor 16 é indicado por meio de uma curva H6 como resultado de uma saída de calor em todo o sistema de geração de calor 1.

[0081] Neste caso, o sistema de geração de calor 1 é provido com as células de elementos de geração de calor 16, cada uma das quais gera o excesso de calor por meio da reação de geração de calor que são divulgadas na Literatura não Patentária 1, Literatura não Patentária 2, Literatura não Patentária 6, e Publicação Internacional N°. WO 2015/008859. Deste modo, a saída de calor de cada uma das células de elementos de geração de calor 16 é instável tal como mostrado por meio das curvas H1 a H5 e, portanto, os resultados de saída de calor esperados podem não ser obtidos.

[0082] Nas células de elementos de geração de calor 16 que usam a reação de geração de calor que são divulgadas na Literatura não Patentária 1, Literatura não Patentária 2, Literatura não Patentária 6, e Publicação Internacional N°. WO 2015/008859, quando a reação de geração de calor é insuficiente em qualquer uma das células de elementos de geração de calor 16, a probabilidade de gerar o excesso de calor pode ser baixa mesmo no caso de tentar executar o ajuste de temperatura da célula de elementos de geração de calor 16, o controle de abastecimento do gás à base de hidrogênio na célula de elementos de geração de calor 16, e o controle de pressão na célula de elementos de geração de calor 16.

[0083] Deste modo, no sistema de geração de calor 1, com foco na célula de elementos de geração de calor 16 na qual a reação de geração de calor está ocorrendo, a unidade de controle integrada 2, enquanto está controlando a geração de calor adequada que pode causar a reação de geração de calor na célula de elementos de geração de calor 16 do módulo de elementos de geração de calor 4b que não está gerando o excesso de calor, por exemplo, controla uma saída do excesso de calor da célula de elementos de geração de calor 16 do módulo de elementos de geração de calor 4a que está gerando o excesso de calor por meio da execução do ajuste de temperatura da célula de elementos de geração de calor 16, do controle de abastecimento do gás à base de hidrogênio na célula de elementos de geração de calor 16, ou do controle de pressão na célula de elementos de geração de calor 16 além do controle de geração de calor, para aumentar o número de posições de reação de geração de calor na célula de elementos de geração de calor 16 que está gerando o excesso de calor para deste modo também aumentar ou manter a saída do excesso de calor.

[0084] Deste modo, o sistema de geração de calor 1 da presente invenção controla a saída do excesso de calor das células de elementos de geração de calor 16 que estão gerando o excesso de calor através da reação de geração de calor entre a pluralidade de células de elementos de geração de calor 16, por meio do aumento do número de posições de reação de geração de calor e, portanto, mesmo se as outras células de elementos de geração de calor 16 não gerarem o excesso de calor devido à reação de geração de calor insuficiente, as células de elementos de geração de calor 16 nas quais a reação de geração de calor está certamente ocorrendo podem compensar a quantidade insuficiente de calor a ser recuperada, deste modo sendo capaz de obter o calor de maneira estável mediante o uso das células de elementos de geração de calor 16, cada uma das quais gera o calor mediante o uso do metal de armazenagem de hidrogênio ou da liga de armazenagem de hidrogênio.

[0085] No sistema de geração de calor 1 na presente modalidade, cada uma das células de elementos de geração de calor 16 é provida com uma pluralidade de elementos de conversão termoelétrica 37, 38, 39 que medem as temperaturas de posições respectivas na parede externa do recipiente da célula de elementos de geração de calor 16. No sistema de geração de calor 1, a distribuição de temperatura de cada uma das células de elementos de geração de calor 16 é especificada com base nos resultados de medição obtidos a partir dos elementos de conversão termoelétrica 37, 38, 39 e a unidade de controle integrada 2 determina se cada uma das células de elementos de geração de calor 16 gera o excesso de calor com base na distribuição de temperatura.

[0086] A unidade de controle integrada 2 pode especificar as células de elementos de geração de calor 16 nas quais a reação de geração de calor está ocorrendo, entre a pluralidade de células de elementos de geração de calor 16, e certamente controlar a saída do excesso de calor das células de elementos de geração de calor 16 especificadas que estão gerando o excesso de calor por meio da execução do ajuste de temperatura da célula de elementos de geração de calor 16, do controle de abastecimento do gás à base de hidrogênio na célula de elementos de geração de calor 16, ou do controle de pressão na célula de elementos de geração de calor 16.

[0087] No sistema de geração de calor 1, cada uma das células de elementos de geração de calor 16 é provida com a unidade de modificação de abastecimento de gás 31 que modifica uma posição de altura quando o gás à base de hidrogênio é abastecido na célula de elementos de geração de calor 16, para ajustar uma posição de abastecimento do gás à base de hidrogênio na célula de elementos de geração de calor 16 que está gerando o excesso de calor em uma posição onde a probabilidade de gerar a reação de geração de calor seja alta em torno da posição de geração do excesso de calor, ou para ajusta-la em uma posição em torno da qual a temperatura é aumentada o que é um sinal da geração do excesso de calor, para aumentar o número de posições de reação de geração de calor na célula de elementos de geração de calor 16 que está gerando o excesso de calor para deste modo também ser capaz de aumentar e de manter a saída do excesso de calor na célula de elementos de geração de calor 16 que está gerando o excesso de calor.

[0088] A unidade de controle integrada 2 aumenta a velocidade de fluxo do fluido térmico que flui em contato com a parede externa do recipiente da célula de elementos de geração de calor 16 que está gerando o excesso de calor de modo a ficar mais rápida do que aquela do fluido térmico que flui em contato com a parede externa do recipiente da outra célula de elementos de geração de calor 16 que não está gerando o excesso de calor para aumentar a taxa de recuperação de calor do fluido térmico na célula de elementos de geração de calor 16 que está gerando o excesso de calor. Deste modo, no sistema de geração de calor 1, mesmo se as outras células de elementos de geração de calor 16 não gerarem o excesso de calor devido à reação de geração de calor insuficiente, as células de elementos de geração de calor 16 nas quais a reação de geração de calor está certamente ocorrendo podem compensar a quantidade insuficiente de calor a ser recuperada, deste modo sendo capaz de obter o calor de maneira estável mediante o uso das células de elementos de geração de calor 16, cada uma das quais gera o calor mediante o uso do metal de armazenagem de hidrogênio ou da liga de armazenagem de hidrogênio.

5. Sistema de Geração de Calor de Outra Modalidade

[0089] No sistema de geração de calor 1 na modalidade descrita acima, quando existem as células de elementos de geração de calor 16 que não estão gerando o excesso de calor e as outras células de elementos de geração de calor 16 que estão gerando o excesso de calor, manter a saída do excesso de calor por meio do aumento do número de posições de reação de geração de calor das células de elementos de geração de calor 16 nas quais a reação de geração de calor está ocorrendo pode obter o calor estável em todo o sistema de geração de calor 1 de maneira mais certa e fácil do que gerar a reação de geração de calor nas células de elementos de geração de calor 16 que não estão gerando o excesso de calor.

[0090] Deste modo, no sistema de geração de calor 1 descrito acima, além do controle de geração de calor para a célula de elementos de geração de calor 16 que não está gerando o excesso de calor, a saída do excesso de calor da outra célula de elementos de geração de calor 16 que está gerando o excesso de calor é controlada por meio da execução de pelo menos qualquer um dentre o ajuste de temperatura da célula de elementos de geração de calor 16, o controle de abastecimento do gás à base de hidrogênio na célula de elementos de geração de calor 16, e o controle de pressão na célula de elementos de geração de calor 16, deste modo aumentando e/ou mantendo a saída do excesso de calor da célula de elementos de geração de calor 16.

[0091] No entanto, a presente invenção não se limita a isso. No sistema de geração de calor 1, quando existem as células de elementos de geração de calor 16 que não estão gerando o excesso de calor e as outras células de elementos de geração de calor 16 que estão gerando o excesso de calor, as saídas do excesso de calor podem ser controladas para as células de elementos de geração de calor 16 que não estão gerando o excesso de calor se a probabilidade de gerar a reação de geração de calor for alta nas células de elementos de geração de calor 16 que não estão gerando o excesso de calor.

[0092] Neste caso, o sistema de geração de calor, enquanto está controlando a geração de calor adequada para causar a reação de geração de calor na célula de elementos de geração de calor 16 que está gerando o excesso de calor, controla uma saída do excesso de calor da outra célula de elementos de geração de calor 16 que não está gerando o excesso de calor por meio da execução de pelo menos qualquer um dentre o ajuste de temperatura da célula de elementos de geração de calor 16, o controle de abastecimento do gás à base de hidrogênio na célula de elementos de geração de calor 16, e o controle de pressão na célula de elementos de geração de calor 16 além do controle de geração de calor, deste modo promovendo a saída do excesso de calor da célula de elementos de geração de calor 16.

[0093] Mesmo se algumas células de elementos de geração de calor não gerarem o excesso de calor devido à reação de geração de calor insuficiente entre a pluralidade de células de elementos de geração de calor, tal como um sistema de geração de calor, como o controle de saída do excesso de calor, tenta gerar a reação de geração de calor para as células de elementos de geração de calor que não estão gerando o excesso de calor para promover a saída do excesso de calor, e também pode controlar de modo que as células de elementos de geração de calor que estão gerando o excesso de calor compensem a quantidade insuficiente de calor a ser recuperada, deste modo sendo capaz de obter o calor de maneira estável mediante o uso das células de elementos de geração de calor, cada uma das quais gera o calor mediante o uso de um metal de armazenagem de hidrogênio ou uma liga de armazenagem de hidrogênio.

6. Unidade de Medição de Temperatura de Outra Modalidade

[0094] A modalidade descrita acima descreve um caso no qual os elementos de conversão termoelétrica 37, 38, 39 que servem como as unidades de medição de temperatura são arranjados na forma de uma disposição ao longo da parede externa do recipiente da célula de elementos de geração de calor 16, mas a presente invenção não se limita a isso. As unidades de medição de temperatura também podem ser arranjadas na forma de uma disposição no interior do recipiente da célula de elementos de geração de calor 16. A Figura 6 é um diagrama que ilustra uma configuração na qual as unidades de medição de temperatura 51a, 51b, 51c, 51d são providas no interior do recipiente da célula de elementos de geração de calor 16. Todas as unidades de medição de temperatura 51a, 51b, 51c, 51d têm a mesma configuração. Por exemplo, a unidade de medição de temperatura 51a inclui os elementos de termopar 55a, 55b, 55c, 55d que são arranjados em um suporte 54 que se estende de uma parte superior para uma parte inferior da célula de elementos de geração de calor 16 e pode medir as temperaturas mediante o uso dos elementos de termopar 55a, 55b, 55c, 55d sobre uma faixa da parte superior para a parte inferior da célula de elementos de geração de calor 16. Deve ser observado que uma estrutura interna da célula de elementos de geração de calor 16 na qual a reação de geração de calor ocorre é a mesma que aquela da modalidade descrita acima e, portanto, a ilustração e outros do gênero são omitidos.

[0095] As unidades de medição de temperatura 51a, 51b, 51c, 51d deste modo configuradas são arranjadas em intervalos iguais, medem a temperatura de todo o interior da célula de elementos de geração de calor 16 e transmitem o resultado de medição para a unidade de análise de distribuição de temperatura 24 da unidade de controle de módulo 3a (ver a Figura 2). Deste modo, a unidade de análise de distribuição de temperatura 24 especifica a distribuição de temperatura em cada uma das células de elementos de geração de calor 16 com base no resultado de medição obtido a partir das unidades de medição de temperatura 51a, 51b, 51c, 51d e a unidade de controle integrada 2 determina se cada uma das células de elementos de geração de calor 16 gera o excesso de calor com base na distribuição de temperatura.

[0096] Deve ser observado que a célula de elementos de geração de calor 16 é provida com os bocais de abastecimento 52a, 52b, 52c, 52d que têm comprimentos diferentes e portas de abastecimento dos bocais de abastecimento 52a, 52b, 52c, 52d estão determinadas de acordo com as posições das unidades de medição de temperatura 51a, 51b, 51c, 51d e as alturas de arranjo dos elementos de termopar 55a, 55b, 55c, 55d de modo que o gás à base de hidrogênio é abastecido para as posições predeterminadas da célula de elementos de geração de calor 16 de acordo com a distribuição de temperatura obtida das unidades de medição de temperatura 51a, 51b, 51c, 51d.

7. Sistema de Geração de Calor Mediante o Uso de Célula de Elementos de Geração de Calor na qual a Solução Eletrolítica é Usada como Fluido que Contribui para a Geração de Calor

[0097] A modalidade descrita acima descreve a célula de elementos de geração de calor na qual o gás à base de hidrogênio é aplicado como um fluido à base de hidrogênio que contribui para a geração de calor, mas a presente invenção não se limita a isso. Uma célula de elementos de geração de calor que usa a solução eletrolítica como o fluido à base de hidrogênio que contribui para a geração de calor pode ser aplicada.

[0098] A Figura 7 é um diagrama que ilustra um sistema de geração de calor 61 que usa a solução eletrolítica como o fluido à base de hidrogênio que contribui para a geração de calor no qual os componentes que correspondem aos componentes na Figura 1 são designados com os mesmos números de referência que aqueles usados na Figura 1. Uma célula de elementos de geração de calor 66 usada no sistema de geração de calor 61 é uma célula de elementos de geração de calor 66 que gera o excesso de calor por meio da reação de geração de calor divulgada na Literatura não Patentária 3 e na Literatura não Patentária 4, e é provida com um metal de armazenagem de hidrogênio tal como o Pd, Ni, Pt, e Ti, ou com uma liga de armazenagem de hidrogênio que contem pelo menos um destes elementos no interior do recipiente. A solução eletrolítica é abastecida no recipiente e aquecida, o que causa a reação de geração de calor, deste modo obtendo o excesso de calor.

[0099] Deve ser observado que a presente modalidade descreve um caso no qual uma célula de elementos de geração de calor divulgada nas Literaturas não Patentárias 3, 4 é usada como a célula de elementos de geração de calor que gera o excesso de calor mediante o uso do metal de armazenagem de hidrogênio ou da liga de armazenagem de hidrogênio quando a solução eletrolítica que contribui para a geração de calor é abastecida no recipiente, mas a presente invenção não se limita a isso. Se o excesso de calor pode ser gerado mediante o uso do metal de armazenagem de hidrogênio ou da liga de armazenagem de hidrogênio quando a solução eletrolítica que contribui para a geração de calor é abastecida no recipiente, qualquer configuração divulgada nas outras várias Literaturas não Patentárias e nas Literaturas de Patente pode ser usada como a célula de elementos de geração de calor. A solução eletrolítica usada aqui é uma solução eletrolítica à base de deutério que contém o deutério a uma concentração predeterminada tal como o deuteróxido de lítio (LiOD), KOD, ou NaOD, por exemplo.

[00100] Neste caso, tal como ilustrado na Figura 7, um sistema de geração de calor 61 tem uma configuração na qual a unidade de controle integrada 2 é conectada: às unidades de controle de módulo 63a, 63b, 63c, 63d, 63e que controlam os módulos de elementos de geração de calor 64a, 64b, 64c, 64d, 64e, respectivamente; a uma unidade de abastecimento de solução eletrolítica 62 que abastece uma solução eletrolítica que contribui para a geração de calor de uma célula de elementos de geração de calor 66 em cada um dos módulos de elementos de geração de calor 64a, 64b, 64c, 64d, 64e através de um tubo 10; a uma unidade de recuperação de solução eletrolítica 67 que recupera a solução eletrolítica de cada um dos módulos de elementos de geração de calor 64a, 64b, 64c, 64d, 64e através de um tubo 11 e a alimenta para a unidade de abastecimento de solução eletrolítica 62 outra vez; a uma unidade de circulação de fluido térmico 17 que é provida para cada um dos módulos de elementos de geração de calor 64a, 64b, 64c, 64d, 64e; a uma unidade de recuperação de saída 9 que recupera a saída de calor de cada um dos módulos de elementos de geração de calor 64a, 64b, 64c, 64d, 64e através dos tubos 12a, 12b, 12c, 12d, 12e, respectivamente; e a uma unidade de geração de água leve e pesada e de recuperação de gás 69.

[00101] A unidade de abastecimento de solução eletrolítica 62 ajusta uma concentração de deutério da solução eletrolítica em um tanque de armazenagem (não ilustrado) ou da solução eletrolítica recebida da unidade de recuperação de solução eletrolítica 67 de acordo com uma instrução da unidade de controle integrada 2 para alimentar a solução eletrolítica depois que a concentração de deutério é ajustada para cada um dos módulos de elementos de geração de calor 64a, 64b, 64c, 64d, 64e. No módulo de elementos de geração de calor 64a, o equipamento periférico 65 executa o controle de quantidade da solução eletrolítica abastecida para a célula de elementos de geração de calor 66, controle de pressão na célula de elementos de geração de calor 66, controle de temperatura de aquecimento da célula de elementos de geração de calor 66, e outros do gênero de acordo com uma instrução da unidade de controle de módulo 63a, a fim de controlar a geração de calor de modo que o excesso de calor seja gerado na célula de elementos de geração de calor 66.

[00102] Deve ser observado que, na célula de elementos de geração de calor 66, em cada um dos módulos de elementos de geração de calor 64a, 64b, 64c, 64d, 64e, a solução eletrolítica é eletrolisada por meio de eletrodos no recipiente, deste modo gerando o gás de deutério e o gás de oxigênio (em conjunto simplesmente indicados como gás gerado). A unidade de geração de água leve e pesada e de recuperação de gás 69 provida como uma unidade de tratamento de gás, de acordo com a instrução da unidade de controle integrada 2, recupera o gás gerado que foi gerado na célula de elementos de geração de calor 66 para obter a energia elétrica do gás gerado por meio de uma célula de combustível (não ilustrada), por exemplo, e gera a água pesada ou a água leve a partir do gás gerado para alimentá-la para a unidade de recuperação de solução eletrolítica 67 ou para a unidade de abastecimento de solução eletrolítica 62 para reusar. Deve ser observado que a unidade de geração de água leve e pesada e de recuperação de gás 69 pode ser provida com um catalisador, neste caso, o catalisador é usado para recuperar o calor do gás gerado e obter a água pesada ou a água leve a partir do gás gerado, para alimentá-las para a unidade de recuperação de solução eletrolítica 67 ou para a unidade de abastecimento de solução eletrolítica 62 para reusar. Neste momento, a energia elétrica e o calor gerados a partir da unidade de geração de água leve e pesada e de recuperação de gás 69 podem ser recuperados por meio da unidade de recuperação de saída 9.

[00103] O equipamento periférico 65 provido para cada um dos módulos de elementos de geração de calor 64a, 64b, 64c, 64d, 64e é provido com uma unidade de ajuste de concentração que ajusta de maneira individual a concentração de deutério da solução eletrolítica, para ajustar a concentração de deutério da solução eletrolítica por meio de cada célula de elementos de geração de calor 66.

[00104] Tal como ilustrado na Figura 8 na qual os componentes que correspondem aos componentes na Figura 2 são designados com os mesmos números de referência que aqueles usados na Figura 2, a unidade de controle de módulo 63a inclui: uma unidade de controle de abastecimento de solução eletrolítica 72 que transmite uma instrução de controle para uma unidade de abastecimento de solução eletrolítica (não ilustrada) provida no equipamento periférico 65; uma unidade de controle de temperatura da solução eletrolítica 73 que transmite a instrução de controle para uma unidade de ajuste de temperatura da solução eletrolítica (não ilustrada) provida no equipamento periférico 65; e uma unidade de controle de corrente e de voltagem eletrolítica 75 que transmite a instrução de controle para uma unidade de ajuste de corrente e voltagem eletrolítica (não ilustrada) provida no equipamento periférico 65, no qual uma unidade de avaliação do estado de elementos de geração de calor 21 é conectada à unidade de controle de abastecimento de solução eletrolítica 72, à unidade de controle de temperatura da solução eletrolítica 73, e à unidade de controle de corrente e de voltagem eletrolítica 75.

[00105] A unidade de avaliação do estado de elementos de geração de calor 21 avalia o estado de saída de calor da célula de elementos de geração de calor 66 colocada no módulo de elementos de geração de calor 64a com base nos resultados de análise obtidos a partir da unidade de análise de distribuição de temperatura 24, da unidade de especificação de tipo de gás gerado 25, da unidade de análise de saída 26, da unidade de controle de temperatura e de velocidade de fluxo média de calor 27, e da unidade de estimativa de quantidade de armazenagem de hidrogênio 28, e transmite o resultado de avaliação para a unidade de controle integrada 2. A unidade de avaliação do estado de elementos de geração de calor 21 recebe a instrução de controle gerada por meio da unidade de controle integrada 2 com base no resultado de avaliação, e controla o módulo de elementos de geração de calor 64a através da unidade de controle de abastecimento de solução eletrolítica 72, da unidade de controle de temperatura da solução eletrolítica 73, da unidade de controle de temperatura e de velocidade de fluxo média de calor 27, e da unidade de controle de corrente e de voltagem eletrolítica 75 com base na instrução de controle.

[00106] Deste modo, no sistema de geração de calor 61, com foco na célula de elementos de geração de calor 66 na qual a reação de geração de calor está ocorrendo, a unidade de controle integrada 2, enquanto está controlando a geração de calor adequada que pode causar a reação de geração de calor na célula de elementos de geração de calor 66 do módulo de elementos de geração de calor 64b que não está gerando o excesso de calor, por exemplo, controla uma saída do excesso de calor da célula de elementos de geração de calor 66 do módulo de elementos de geração de calor 64a que está gerando o excesso de calor por meio da execução do ajuste de temperatura da célula de elementos de geração de calor 66, do controle de abastecimento da solução eletrolítica na célula de elementos de geração de calor 66, ou do controle de corrente e de voltagem eletrolítica na célula de elementos de geração de calor 66 além do controle de geração de calor, para aumentar o número de posições de reação de geração de calor na célula de elementos de geração de calor 66 que que está gerando o excesso de calor para deste modo também aumentar ou manter a saída do excesso de calor.

[00107] Deve ser observado que o controle de abastecimento da solução eletrolítica na célula de elementos de geração de calor 66 por meio da unidade de controle integrada 2 inclui o ajuste de concentração individual da solução eletrolítica por meio do equipamento periférico 65 de cada um dos módulos de elementos de geração de calor 64a, 64b, 64c, 64d, 64e além do ajuste de uma quantidade da solução eletrolítica abastecida na célula de elementos de geração de calor 66 por meio do equipamento periférico 65. A concentração da solução eletrolítica abastecida na célula de elementos de geração de calor 66 é ajustada e deste modo a concentração de deutério na solução eletrolítica é aumentada ou uma quantidade da solução eletrolítica a ser abastecida é aumentada, deste modo sendo capaz de promover a reação de geração de calor na célula de elementos de geração de calor 66.

[00108] De maneira similar à modalidade descrita acima, o ajuste de temperatura da célula de elementos de geração de calor 66 difere dependendo do tipo de metal de armazenagem de hidrogênio ou liga de armazenagem de hidrogênio provida na célula de elementos de geração de calor 66, mas a temperatura de aquecimento no controle de saída do excesso de calor é mais baixa do que aquela no controle de geração de calor quando o Pd é usado, por exemplo, para aumentar a quantidade de armazenagem de hidrogênio de Pd, deste modo promovendo a reação de geração de calor na célula de elementos de geração de calor 66.

[00109] No controle da corrente e da voltagem eletrolítica na célula de elementos de geração de calor 66 por meio da unidade de controle integrada 2, a voltagem ou a corrente aplicada aos eletrodos (um ânodo e um cátodo) providos na célula de elementos de geração de calor 66 é mais alta do que aquela no controle de geração de calor por meio da unidade de ajuste da corrente e da voltagem eletrolítica provida no equipamento periférico 65 de cada um dos módulos de elementos de geração de calor 64a, 64b, 64c, 64d, 64e para aumentar uma quantidade da solução eletrolítica a ser eletrolisada, deste modo sendo capaz de promover a reação de geração de calor na célula de elementos de geração de calor 66.

[00110] Deste modo, o sistema de geração de calor 61 da presente invenção controla a saída do excesso de calor das células de elementos de geração de calor 66 que estão gerando o excesso de calor por meio da reação de geração de calor entre a pluralidade de células de elementos de geração de calor 66, por meio do aumento do número de posições de reação de geração de calor e, portanto, mesmo se as outras células de elementos de geração de calor 66 não gerarem o excesso de calor devido à reação de geração de calor insuficiente, as células de elementos de geração de calor 66 nas quais a reação de geração de calor está certamente ocorrendo podem compensar a quantidade insuficiente de calor a ser recuperada, deste modo sendo capaz de obter o calor de maneira estável mediante o uso das células de elementos de geração de calor 66, cada uma das quais gera o calor mediante o uso do metal de armazenagem de hidrogênio ou da liga de armazenagem de hidrogênio.

[00111] Deve ser observado que na presente modalidade, a unidade de recuperação de saída 9, de maneira similar à modalidade descrita acima, recupera o calor gerado a partir da parede externa do recipiente de cada uma das células de elementos de geração de calor 66 e recupera o calor da solução eletrolítica descarregada de cada célula de elementos de geração de calor 66 e o gás gerado descarregado de cada célula de elementos de geração de calor 66 (o gás gerado que foi gerado por meio da reação de geração de calor), deste modo recuperando de maneira eficiente o calor obtido de cada célula de elementos de geração de calor 66. Quando deste modo é recuperado o calor gerado a partir da parede externa do recipiente de cada célula de elementos de geração de calor 66, a unidade de recuperação de saída 9 pode recuperar o calor de qualquer um da solução eletrolítica descarregada de cada célula de elementos de geração de calor 66 e do gás gerado descarregado de cada célula de elementos de geração de calor 66.

[00112] No sistema de geração de calor 61 da outra modalidade, de maneira similar ao "5. Sistema de Geração de Calor de Outra Modalidade", quando existem as células de elementos de geração de calor 66 que não estão gerando o excesso de calor e as outras células de elementos de geração de calor 66 que estão gerando o excesso de calor, as saídas do excesso de calor podem ser controladas para as células de elementos de geração de calor 66 que não estão gerando o excesso de calor se a probabilidade de gerar a reação de geração de calor for alta nas células de elementos de geração de calor 66 que não estão gerando o excesso de calor.

[00113] Na célula de elementos de geração de calor 66 que usa a solução eletrolítica, de maneira similar à "6. Unidade de Medição de Temperatura de Outra Modalidade", as unidades de medição de temperatura 51a, 51b, 51c, 51d podem ser providas no interior do recipiente.

8. Outros

[00114] Deve ser observado que a modalidade descrita acima descreve um caso no qual uma unidade de modificação de abastecimento de gás 31 que modifica uma posição de altura quando o gás à base de hidrogênio é abastecido na célula de elementos de geração de calor 16 é aplicada como uma unidade de modificação de abastecimento de gás que modifica uma posição de abastecimento quando o gás à base de hidrogênio é abastecido na célula de elementos de geração de calor, mas a presente invenção não se limita a isso e pode aplicar a unidade de modificação de abastecimento de gás que modifica as posições para várias outras posições tais como uma posição direcional na largura quando o gás à base de hidrogênio é abastecido na célula de elementos de geração de calor. Neste caso, a célula de elementos de geração de calor 16 pode ser provida com uma pluralidade de bocais de abastecimento que têm portas de abastecimento que são arranjadas em posições diferentes na célula de elementos de geração de calor 16.

[00115] A modalidade descrita acima também descreve um caso no qual um bocal de recuperação de gás 41 que tem uma porta de sucção em uma posição predeterminada na célula de elementos de geração de calor 16 é provido como um bocal de recuperação de gás, mas a presente invenção não se limita a isso e pode prover uma pluralidade de bocais de recuperação de gás que têm portas de sucção que são arranjadas em posições diferentes para sugar o gás à base de hidrogênio em cada posição de altura na célula de elementos de geração de calor 16 e para especificar o tipo de gás gerado. Por exemplo, quando a célula de elementos de geração de calor 16 é provida com três bocais de um bocal de recuperação superior, um bocal de recuperação intermediário e um bocal de recuperação inferior cujas portas de sucção diferem em posição de altura, a unidade de especificação de tipo de gás gerado 25 pode especificar o tipo do gás gerado que foi gerado em cada posição de altura na célula de elementos de geração de calor 16 e determinar se a reação de geração de calor ocorre em cada posição de altura na célula de elementos de geração de calor 16 dependendo se um gás específico é gerado por meio da reação de geração de calor. Deve ser observado que as portas de sucção podem ser arranjadas em posições laterais que são ortogonais às posições de altura, além das posições de altura, neste caso, a célula de elementos de geração de calor 16 pode ser provida com uma pluralidade de bocais de recuperação que têm portas de sucção que são arranjadas em posições diferentes em uma direção lateral.

[00116] Na modalidade descrita acima, as células de elementos de geração de calor 16, 66 podem ser providas com ambas as unidades de medição de temperatura 51a, 51b, 51c, 51d e os elementos deconversão termoelétrica 37, 38, 39 de modo a medir as temperaturas da parede interna e externa do recipiente de cada uma das células de elementos de geração de calor 16, 66.

[00117] A modalidade descrita acima descreve o sistema de geração de calor 1 provido com a pluralidade de células de elementos de geração de calor 16, mas a presente invenção não se limita a isso e pode ser um sistema de geração de calor provido com uma célula de elementos de geração de calor 16. Neste caso, o sistema de geração de calor inclui: as unidades de medição de temperatura (as unidades de medição de temperatura 51a, 51b, 51c, 51d e os elementos de conversão termoelétrica 37, 38, 39) que medem as temperaturas da parede interna e/ou externa do recipiente da célula de elementos de geração de calor 16; a unidade de controle de abastecimento de gás 22 que determina a posição de abastecimento (por exemplo, posição de altura, posição direcional na largura, e outras do gênero) do gás à base de hidrogênio a ser abastecido na célula de elementos de geração de calor 16 com base nos resultados de medição obtidos a partir das unidades de medição de temperatura; e a unidade de modificação de abastecimento de gás 31 que modifica a posição de abastecimento do gás à base de hidrogênio a ser abastecido na célula de elementos de geração de calor 16 para uma posição de abastecimento determinada por meio da unidade de controle de abastecimento de gás 22.

[00118] Em tal sistema de geração de calor, a posição de abastecimento do gás à base de hidrogênio a ser abastecido na célula de elementos de geração de calor 16 é modificada de maneira adequada de acordo com um estado de geração de calor da célula de elementos de geração de calor 16 que altera em conjunto com o decorrer do tempo de modo que o excesso de calor é enviado, deste modo sendo capaz de obter o calor de maneira estável mediante o uso da célula de elementos de geração de calor 16 que gera o calor mediante o uso do metal de armazenagem de hidrogênio ou da liga de armazenagem de hidrogênio.

[00119] Na modalidade descrita acima, a célula de elementos de geração de calor que gera o excesso de calor mediante o uso do metal de armazenagem de hidrogênio ou da liga de armazenagem de hidrogênio pode ser a célula de elementos de geração de calor 16 na qual um elemento de geração de calor moldado em um formato predeterminado tal como o formato puramente cilíndrico, formato cilíndrico, e formato de bastonete, por exemplo, é provido no interior do recipiente, ou uma célula de elementos de geração de calor na qual um metal de armazenagem de hidrogênio em pó ou uma liga de armazenagem de hidrogênio em pó é encerrada no interior do recipiente.

[00120] A modalidade descrita acima descreve um caso no qual o interior do recipiente da célula de elementos de geração de calor é aquecido por meio do aquecimento do gás à base de hidrogênio ou da solução eletrolítica, mas a presente invenção não se limita a isso, pode ajustar as temperaturas da célula de elementos de geração de calor mediante o uso de várias outras unidades de ajuste de temperatura tais como um calefator de aquecimento que são providas no interior ou na parede externa do recipiente da célula de elementos de geração de calor. Lista de Sinais de Referência 1, 61 Sistema de geração de calor 2 Unidade de controle integrada 9 Unidade de recuperação de saída 16, 66 Célula de elementos de geração de calor 31 Unidade de modificação de abastecimento de gás 37, 38, 39 Elemento de conversão termoelétrica (Unidade de medição de temperatura) 51a, 51b, 51c, 51d Unidade de medição de temperatura

Claims

1. Sistema de geração de calor, que compreende: uma pluralidade de células de elementos de geração de calor (16), cada uma configurada para gerar excesso de calor quando um gás à base de hidrogênio que contribui para a geração de calor é abastecido, sendo que cada célula de elemento de geração de calor (16) inclui um recipiente em que um metal de armazenamento de hidrogênio ou uma liga de armazenamento de hidrogênio são fornecidos e configurados para introdução do gás à base de hidrogênio nos mesmos; uma unidade de controle integrada (2) que realiza um controle de geração de calor por meio do aquecimento de cada uma das células de elementos de geração de calor (16) e do abastecimento do gás à base de hidrogênio em cada uma das células de elementos de geração de calor (16), e faz com que uma unidade de recuperação de saída (9) recupere a saída do excesso de calor de cada uma das células de elementos de geração de calor (16); e em que a unidade de controle integrada (2) controla a geração de calor da célula de elementos de geração de calor (16) que não está gerando o excesso de calor, caracterizado pelo fato de que a unidade de controle integrada (2) também controla uma saída do excesso de calor de uma outra célula de elementos de geração de calor (16) que está gerando o excesso de calor por meio da execução de pelo menos qualquer um dentre um ajuste de temperatura de dita outra célula de elementos de geração de calor, um controle de abastecimento do gás à base de hidrogênio na dita outra célula de elementos de geração de calor, e um controle de pressão na dita outra célula de elementos de geração de calor, deste modo, aumentando e/ou mantendo a saída do excesso de calor da célula de elementos de geração de calor, em que cada uma das células de elementos de geração de calor (16) é provida com uma unidade de modificação de abastecimento de gás (31) que modifica uma posição de abastecimento do gás à base de hidrogênio quando o gás à base de hidrogênio é abastecido na célula de elementos de geração de calor (16), e a unidade de controle integrada (2) faz com que a unidade de modificação de abastecimento de gás (31) modifique a posição de abastecimento do gás à base de hidrogênio a ser abastecido na célula de elementos de geração de calor (16) quando está realizando o controle de saída do excesso de calor; e em que a unidade de recuperação de saída (9) recupera o calor gerado a partir de uma parede externa do recipiente de cada uma das células de elementos de geração de calor (16) e recupera o calor do gás à base de hidrogênio descarregado de um interior de cada uma das células de elementos de geração de calor (16).

2. Sistema de geração de calor de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a célula de elementos de geração de calor (16) é provida com uma pluralidade de unidades de medição de temperatura (37, 38, 39, 51a, 51b, 51c, 51d) que medem as temperaturas da parede interna e/ou externa do recipiente da célula de elementos de geração de calor (16), e a unidade de controle integrada (2) determina se cada uma das células de elementos de geração de calor (16) gera o excesso de calor com base em uma distribuição de temperatura da célula de elementos de geração de calor especificada por meio dos resultados de medição obtidos a partir das unidades de medição de temperatura.

3. Sistema de geração de calor de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que cada uma das células de elementos de geração de calor (16) é provida com uma unidade de estimativa de quantidade de armazenagem de hidrogênio (28) que estima uma quantidade de armazenagem de hidrogênio do metal de armazenagem de hidrogênio ou da liga de armazenagem de hidrogênio na célula de elementos de geração de calor, e a unidade de controle integrada (2) determina se cada uma das células de elementos de geração de calor (16) gera o excesso de calor com base em um resultado de estimativa da unidade de estimativa de quantidade de armazenagem de hidrogênio (28).

4. Sistema de geração de calor de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que cada uma das células de elementos de geração de calor (16) é provida com uma unidade de circulação de fluido térmico (17) que faz com que um fluido térmico flua em contato com uma parede externa do recipiente da célula de elementos de geração de calor (16), e recupera o calor gerado a partir da célula de elementos de geração de calor (16) através do fluido térmico, e a unidade de controle integrada (2) aumenta a velocidade de fluxo do fluido térmico que flui em contato com a parede externa do recipiente da célula de elementos de geração de calor (16) que está gerando o excesso de calor de modo a ficar mais rápida do que aquela do fluido térmico que flui em contato com a parede externa do recipiente da outra célula de elementos de geração de calor (16) que não está gerando o excesso de calor para aumentar a taxa de recuperação de calor do fluido térmico na célula de elementos de geração de calor (16) que está gerando o excesso de calor.