JP2000072401A - 水素吸放出装置の顕熱回収方法及びその装置 - Google Patents

水素吸放出装置の顕熱回収方法及びその装置

Info

Publication number
JP2000072401A
JP2000072401A JP10252034A JP25203498A JP2000072401A JP 2000072401 A JP2000072401 A JP 2000072401A JP 10252034 A JP10252034 A JP 10252034A JP 25203498 A JP25203498 A JP 25203498A JP 2000072401 A JP2000072401 A JP 2000072401A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
space
hydrogen
hydrogen storage
heat medium
heat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10252034A
Other languages
English (en)
Inventor
Yukio Sato
幸雄 佐藤
Harunobu Takeda
晴信 竹田
Yoshinori Kawarasaki
芳徳 河原崎
Yuichi Wakizaka
裕一 脇坂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Steel Works Ltd
Original Assignee
Japan Steel Works Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Steel Works Ltd filed Critical Japan Steel Works Ltd
Priority to JP10252034A priority Critical patent/JP2000072401A/ja
Publication of JP2000072401A publication Critical patent/JP2000072401A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/27Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/62Absorption based systems
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14Thermal energy storage
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/32Hydrogen storage
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E70/00Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
    • Y02E70/30Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10Process efficiency

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水素吸放出装置等の顕熱を回収しないため、
水素吸放出装置の稼働に多大なエネルギが必要になる。 【解決手段】 水素吸放出容器15を加熱装置33によ
つて定常加熱させた後で冷却装置34によつて定常冷却
させる前に、水素吸蔵合金Mを初期冷却させて水素を吸
蔵させてアクチュエータ20を作動させ、蓄熱タンク1
の第1空間61又は第2空間62の一方に貯留させた熱
媒体を水素吸放出容器15の熱媒体通路15aに導入
し、流出する熱媒体を第1空間61又は第2空間62の
他方に導いて貯留させ、かつ、水素吸放出容器15を定
常冷却させた後で定常加熱させる前に、水素吸蔵合金M
を初期加熱させて水素を放出させてアクチュエータ20
を作動させ、第1空間61又は第2空間62の他方に貯
留させた熱媒体を熱媒体通路15aに導入し、流出する
熱媒体を第1空間61又は第2空間62の一方に導いて
貯留させ、水素吸放出容器15の顕熱を蓄熱タンク1に
回収する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、水素吸放出装置に
おける顕熱回収方法及びその装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術及びその課題】従来の水素吸放出装置とし
て、加熱装置による加熱状態と冷却装置による冷却状態
とを交互に与えて水素吸放出容器に収容される水素吸蔵
合金に温度変化を与え、加熱状態の水素吸放出容器から
放出される水素ガスを水素利用装置に流し、冷却状態の
水素吸放出容器に水素利用装置からの水素ガスを回収す
るものが知られている。
【0003】しかしながら、このような従来の水素吸放
出装置にあつては、水素吸放出容器の加熱・冷却の切り
換え時に、水素吸放出容器、開閉バルブ等の周辺機器及
び配管系の顕熱を回収する構造を有しておらず、これら
の温度変化の全てを加熱装置及び冷却装置によつて賄う
ようになつている。このため、水素吸放出装置の稼働に
多大なエネルギが必要になるという技術的課題を有して
いる。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような従
来の技術的課題に鑑みてなされたものであり、その構成
は次の通りである。請求項1の発明は、水素吸放出容器
15に収容される水素吸蔵合金Mに、加熱装置33によ
る定常加熱状態と冷却装置34による定常冷却状態とを
交互に与えて温度変化を生じさせ、該水素吸放出容器1
5に水素を吸放出させる水素吸放出装置の顕熱回収方法
であつて、摺動自在なラム4によつて内部空間60が第
1空間61と第2空間62とに区分される蓄熱タンク1
と、水素を吸放出させて該ラム4を往復駆動するアクチ
ュエータ20とを有し、水素吸放出容器15を加熱装置
33によつて定常加熱させた後で冷却装置34によつて
定常冷却させる前に、水素吸蔵合金Mを初期冷却させて
吸蔵させる水素によつてアクチュエータ20を作動さ
せ、蓄熱タンク1の第1空間61又は第2空間62の一
方に貯留させた熱媒体を水素吸放出容器15の熱媒体通
路15aに導入し、水素吸放出容器15の熱媒体通路1
5aから流出する熱媒体を蓄熱タンク1の第1空間61
又は第2空間62の他方に導いて貯留させ、かつ、水素
吸放出容器15を冷却装置34によつて定常冷却させた
後で加熱装置33によつて定常加熱させる前に、水素吸
蔵合金Mを初期加熱させて放出させる水素によつてアク
チュエータ20を逆作動させ、蓄熱タンク1の第1空間
61又は第2空間62の他方に貯留させた熱媒体を水素
吸放出容器15の熱媒体通路15aに導入し、水素吸放
出容器15の熱媒体通路15aから流出する熱媒体を蓄
熱タンク1の第1空間61又は第2空間62の一方に導
いて貯留させ、水素吸放出容器15の顕熱を蓄熱タンク
1に回収することを特徴とする水素吸放出装置の顕熱回
収方法である。請求項2の発明は、水素吸蔵合金Mを収
容すると共に熱媒体通路15aを付属する水素吸放出容
器15と、該水素吸蔵合金Mを加熱する加熱装置33及
び冷却する冷却装置34と、ラム4によつて内部空間6
0が第1空間61と第2空間62とに区分される蓄熱タ
ンク1と、シリンダ21内の水素を水素吸蔵合金Mに吸
放出させてロッド部材22を往復駆動し、該ロッド部材
22によつて該ラム4を往復駆動するアクチュエータ2
0と、該熱媒体通路15aの一端部と該第1空間61と
の間を接続する第1の流路(29,76)と、該熱媒体
通路15aの他端部と該第2空間62との間を接続する
第2の流路(27,75)とを備えることを特徴とする
水素吸放出装置の顕熱回収装置である。
【0005】
【発明の実施の形態】本発明の1実施の形態について図
1を参照して説明する。図中において符号15は水素吸
放出容器であり、内部に水素吸蔵合金Mを収容すると共
に、水素吸蔵合金Mを加熱又は冷却するための熱媒体通
路15aを有している。熱媒体通路15aの一端は、熱
媒体供給口30に接続され、熱媒体通路15aの他端
は、熱媒体排出口31に接続されている。熱媒体供給口
30と熱媒体排出口31との間には、加熱装置33、冷
却装置34及び蓄熱タンク1がそれぞれ接続される。こ
の水素吸放出容器15、加熱装置33、冷却装置34等
により、水素吸放出装置Aを構成している。
【0006】加熱装置33は、開閉バルブ40及びポン
プ50を備える第1流路70によつて熱媒体供給口30
に接続されると共に、開閉バルブ41を備える第2流路
71によつて熱媒体排出口31に接続されている。冷却
装置34は、開閉バルブ42及びポンプ51を備える第
3流路72によつて熱媒体供給口30に接続されると共
に、開閉バルブ43を備える第4流路73によつて熱媒
体排出口31に接続されている。実際には、流路70,
72の端部が開閉バルブ44を備える第5流路75に統
合されて、熱媒体供給口30に接続され、また、流路7
1,73の端部が開閉バルブ45を備える第6流路76
に統合されて、熱媒体排出口31に接続されている。
【0007】しかして、一対の開閉バルブ40,41及
び開閉バルブ44,45を開いた状態でポンプ50を駆
動することにより、加熱装置33によつて加熱された熱
媒体が、熱媒体供給口30から熱媒体通路15aに導か
れて水素吸蔵合金Mを加熱し、熱媒体排出口31から流
出して循環するので、水素吸蔵合金Mから水素を放出さ
せることができる。また、一対の開閉バルブ42,43
及び開閉バルブ44,45を開いた状態でポンプ51を
駆動することにより、冷却装置34によつて冷却された
熱媒体が、熱媒体供給口30から熱媒体通路15aに導
かれて水素吸蔵合金Mを冷却し、熱媒体排出口31から
流出して循環するので、水素吸蔵合金Mに水素を吸蔵さ
せることができる。吸蔵又は放出される水素は、水素吸
放出容器15の水素吸蔵合金Mを収容する空間に水素配
管77によつて接続させた他の水素吸放出容器、水素利
用装置等の水素装置80との間で授受が行なわれる。8
1は、水素装置80の水素の出入りを行わすための開閉
弁である。
【0008】蓄熱タンク1は、筒状をなすタンク本体6
aの上端部を上蓋6dによつて閉塞させ、下端部を下蓋
6eによつて閉塞させて、密閉された内部空間60を形
成している。この内部空間60には、ラム4が上下に摺
動自在に収容され、ラム4によつて内部空間60を下部
の第1空間61と上部の第2空間62とに区画してい
る。タンク本体6aの上部には上部熱媒体出入口6bが
形成され、第2空間62が、開閉弁26を有する第7流
路27及び第5流路75を介して熱媒体供給口30に接
続されている。タンク本体6aの下部には下部熱媒体出
入口6cが形成され、第1空間61が、開閉弁28を有
する第8流路29及び第6流路76を介して熱媒体排出
口31に接続されている。ラム4は、内部空間60に適
合する外形を有してタンク本体6aの内面に沿つて昇降
移動が自在であり、アクチュエータ20によつて往復駆
動される。この蓄熱タンク1、アクチュエータ20、開
閉弁26,28等により、顕熱回収装置Bを構成してい
る。
【0009】アクチュエータ20は、上蓋6dに固着し
たシリンダ21と、シリンダ21の下壁を摺動自在に貫
通させて配置され、下端部にラム4が取付けられたロッ
ド部材22と、ロッド部材22とシリンダ21との間に
張設され、ロッド部材22を上方に向けて弾性的に付勢
するスプリング23とを有する。シリンダ21は、配管
24によつて水素配管77の中間部に接続され、これに
よつてシリンダ21の内部が水素吸放出容器15の水素
吸蔵合金Mを収容する空間及び水素装置80の両者に接
続されている。
【0010】スプリング23の弾性力は、後述するよう
に水素吸放出容器15内の水素吸蔵合金Mから水素ガス
を放出させる際の配管77,24及びシリンダ21内の
比較的高い圧力によつてスプリング23が伸張してロッ
ド部材22及びラム4が下降移動し、また、後述するよ
うに水素吸放出容器15内の水素吸蔵合金Mに水素を吸
蔵させる際の配管77,24及びシリンダ21内の比較
的低い圧力によつてスプリング23が収縮してロッド部
材22及びラム4が上昇移動するように、設定されてい
る。従つて、ラム4及びロッド部材22の比重を調節し
て、シリンダ21の内圧の増減変動によつてラム4及び
ロッド部材22が円滑に追随移動するようにすれば、ス
プリング23を省略することが可能である。また、ロッ
ド部材22は、シリンダ21の下壁を摺動自在に貫通し
ているが、上蓋6dを摺動自在に貫通させて装備するこ
とも可能である。
【0011】これらの熱媒体通路15a、熱媒体供給口
30、熱媒体排出口31及び各流路70,71,72,
73,75,76,27,29並びに蓄熱タンク1内に
は、液体からなる熱媒体が収容されている。また、第6
流路76及び第8流路29が、一端部が熱媒体通路15
aの一端部に接続し、他端部が第1空間61に接続する
第1の流路を構成し、第5流路75及び第7流路27
が、一端部が熱媒体通路15aの他端部に接続し、他端
部が第2空間62に接続する第2の流路を構成してい
る。
【0012】次に、このような水素吸放出装置Aの顕熱
回収装置Bの作用について説明する。水素吸放出容器1
5の熱媒体通路15aに、加熱装置33で加熱した熱媒
体と冷却装置34で冷却した熱媒体とを交互に供給し
て、水素吸放出容器15内の水素吸蔵合金Mに定常的な
温度変化を与える。水素吸蔵合金Mから水素を放出させ
て水素装置80に導く際には、図2に示す定常加熱工程
(放出)を行う。すなわち、一対の開閉バルブ40,4
1及び開閉バルブ44,45を開いた状態でポンプ50
を駆動し、加熱装置33によつて加熱された熱媒体を熱
媒体通路15aに導き、水素吸蔵合金Mを定常加熱す
る。また、水素装置80の水素を水素吸蔵合金Mに吸蔵
させる際には、図2に示す定常冷却工程(吸蔵)を行
う。すなわち、一対の開閉バルブ42,43及び開閉バ
ルブ44,45を開いた状態でポンプ51を駆動し、冷
却装置34によつて冷却された熱媒体を熱媒体通路15
aに導き、水素吸蔵合金Mを定常冷却する。なお、水素
吸蔵合金Mに水素が吸蔵又は放出されることにより、配
管24を通じてシリンダ21の内圧も変化する。
【0013】このようにして水素吸放出容器15内の水
素吸蔵合金Mを昇温又は降温させて定常的な温度変化を
与える際に、次の操作を行なつて水素吸放出容器15等
の温熱及び冷熱を蓄熱タンク1に回収する。いま、図2
に示す定常加熱工程(放出)が終了し、シリンダ21内
が高圧の水素で満たされ、スプリング23の弾性力に抗
してロッド部材22が下降し、第2空間62内に熱媒体
が待機しているものとする。そして、加熱装置33で加
熱した熱媒体を定常的に導入して水素吸放出容器15内
の水素吸蔵合金Mを昇温させた後であつて、冷却装置3
4で冷却した熱媒体を定常的に導入して水素吸放出容器
15内の水素吸蔵合金Mを降温させる前、つまり水素吸
蔵合金Mから水素を十分に放出させた後に、第2空間6
2に予め貯留させた熱媒体を水素吸放出容器15の熱媒
体通路15aに通し、熱媒体通路15aから流出する熱
媒体を第1空間61に導いて貯留させる。
【0014】その際、一対の開閉バルブ44,45を開
いた状態にすると共に、必要に応じて開閉弁81を閉じ
る。また、開閉弁26,28を開き、第1空間61を熱
媒体排出口31に接続させ、第2空間62を熱媒体供給
口30に接続させる。この状態から開閉バルブ42,4
3を開いて冷却装置34及びポンプ51を短時間だけ駆
動し、熱媒体通路15aに冷却された熱媒体を若干量だ
け導き、水素吸蔵合金Mを初期冷却し、水素吸放出容器
15内の水素吸蔵合金Mに水素が吸蔵可能な状態を与え
る。これが図2に示す初期冷却工程であり、アクチュエ
ータ20のシリンダ21内の水素が配管24,77を通
つて水素吸放出容器15内の水素吸蔵合金Mに吸蔵さ
れ、シリンダ21内の圧力が高圧からやや低圧へと低下
し、水素吸蔵合金Mの温度が高温からやや高温へと若干
低下する。
【0015】その後、冷却装置34を停止させれば、図
2に示す顕熱回収工程(吸蔵)へと移行し、シリンダ2
1内の水素が配管24,77を通つて水素吸放出容器1
5内の水素吸蔵合金Mに吸蔵され続け、スプリング23
が収縮してロッド部材22及びラム4が上昇移動する。
このラム4の上昇移動により、第2空間62内の熱媒体
が第7流路27、第5流路75及び熱媒体供給口30を
通つて熱媒体通路15aに導入され、熱媒体排出口3
1、第6流路76及び第8流路29を通つて第1空間6
1に流入するので、やや高温状態にある水素吸蔵合金M
が次第に冷却されると共に、水素吸放出容器15内の顕
熱が熱媒体によつて回収されて蓄熱タンク1に貯留され
る。このラム4を上限にまで十分に上昇移動させるのに
必要な水素圧力は、冷却装置34による定常的冷却状態
を与えて水素吸放出容器15の水素吸蔵合金Mに水素を
十分に吸蔵させる際の水素圧力(図2に示す定常冷却工
程のアクチュエータ20内圧力)の最低値よりも高くす
ることができる。
【0016】このように、顕熱回収工程(吸蔵)では、
水素吸蔵合金Mが次第に冷却されて吸蔵能力が徐々に回
復するので、シリンダ21内の水素が水素吸蔵合金Mに
吸蔵される状態が継続する。このとき、ラム4の下側に
区画される第1空間61に流入・貯留される熱媒体の温
度分布は、上部が比較的高温で下部が比較的低温状態と
なる。その後、図2に示す定常冷却工程が行われ、アク
チュエータ20内圧力が十分に低下すると共に、水素吸
蔵合金Mの温度が十分に低下する。定常冷却工程におい
て水素吸蔵合金Mに吸蔵される水素は、開閉弁81を開
いた状態の水素配管77を通じて水素装置80から流入
する。
【0017】また、冷却装置34で冷却した熱媒体を定
常的に導入して水素吸放出容器15内の水素吸蔵合金M
を降温させた後であつて、加熱装置33で加熱した熱媒
体を定常的に導入して水素吸放出容器15内の水素吸蔵
合金Mを昇温させる前、つまり水素吸蔵合金Mに水素を
十分に吸蔵させた後に、第1空間61に予め貯留させた
熱媒体を下部熱媒体出入口6cから流出させて水素吸放
出容器15の熱媒体通路15aに通し、流出する熱媒体
を上部熱媒体出入口6bから第2空間62に流入・貯留
させる。
【0018】その際、一対の開閉バルブ44,45を開
いた状態にすると共に、必要に応じて開閉弁81を閉じ
る。この状態から開閉バルブ40,41を開いて加熱装
置33及びポンプ50を短時間だけ駆動し、熱媒体通路
15aに加熱された熱媒体を若干量だけ導き、水素吸蔵
合金Mを初期加熱し、水素吸放出容器15内の水素吸蔵
合金Mに水素が放出可能な状態を与える。これが図2に
示す初期加熱工程であり、水素吸放出容器15内の水素
吸蔵合金Mから放出される水素が配管24,77を通つ
てアクチュエータ20のシリンダ21内に流入し、シリ
ンダ21内の圧力が低圧からやや高圧へと上昇し、水素
吸蔵合金Mの温度が低温からやや低温へと上昇する。な
お、開閉弁26,28が閉じられている場合には、これ
を開き、第1空間61を熱媒体排出口31に接続させ、
第2空間62を熱媒体供給口30に接続させる。
【0019】その後、加熱装置33を停止させれば、図
2に示す顕熱回収工程(放出)へと移行し、水素吸放出
容器15内の水素吸蔵合金Mから放出される水素が配管
24,77を通つてシリンダ21内に流入し続け、スプ
リング23の弾性力に抗してロッド部材22及びラム4
が下降移動する。このラム4の下降移動により、第1空
間61内の熱媒体が第8流路29、第6流路76及び熱
媒体排出口31を通つて熱媒体通路15aに導入され、
熱媒体供給口30、第5流路75及び第7流路27を通
つて第2空間62に流入するので、やや低温状態にあつ
た水素吸蔵合金Mが次第に加熱され、また、やや高圧状
態にあつたシリンダ21内の圧力が上昇しながら、水素
吸放出容器15内の顕熱が熱媒体によつて回収されて蓄
熱タンク1に貯留される。このラム4を下限にまで十分
に下降移動させるのに必要なシリンダ21内の水素圧力
は、加熱装置33による定常加熱状態を与えて水素吸放
出容器15の水素吸蔵合金Mから水素を放出させる際の
水素圧力(図2に示す定常加熱工程(放出)のアクチュ
エータ20内圧力)の最大値よりも低くすることができ
る。
【0020】このように、顕熱回収工程(放出)では、
水素吸蔵合金Mが次第に加熱されるので、水素吸蔵合金
Mから水素が放出される状態が継続する。このとき、ラ
ム4の上側に区画される第2空間62に流入・貯留され
る熱媒体の温度分布は、上部が比較的高温で下部が比較
的低温状態となる。第1空間61の下端の温度と第2空
間62の上端の温度との差は、主として水素吸放出容器
15内の温度変更に消費された熱量に対応している。
【0021】上記の操作を繰り返して与えることによ
り、水素吸放出容器15内の顕熱が第1空間61又は第
2空間62に交互に貯留されると共に、その後に水素吸
放出容器15内の水素吸蔵合金Mの温度変更に有効活用
される。すなわち、定常加熱した水素吸蔵合金Mを定常
冷却させる前に、蓄熱タンク1の第2空間62に上部が
比較的高温で下部が比較的低温状態として貯留されてい
る熱媒体が、上部側つまり高温側から次第に流出して、
高温状態の水素吸蔵合金Mを次第に降温させるので、水
素吸蔵合金Mの降温が効果的に行なわれる。また、定常
冷却した水素吸蔵合金Mを定常加熱させる前に、蓄熱タ
ンク1の第1空間61に上部が比較的高温で下部が比較
的低温状態として貯留されている熱媒体が、下部側つま
り低温側から次第に流出して、低温状態の水素吸蔵合金
Mを次第に昇温させるので、水素吸蔵合金Mの昇温が効
果的に行なわれる。
【0022】かくして、水素吸放出容器15内の多量の
熱エネルギーを1個の蓄熱タンク1に回収可能であり、
水素吸放出容器15の加熱装置33による加熱及び冷却
装置34による冷却の全体を最小限のエネルギー消費で
行なうことが可能になる。すなわち、加熱装置33によ
る定常加熱時及び冷却装置34による定常冷却時には、
顕熱回収後の温度差を補う分及びその後の温度維持分の
みのエネルギで理論上はよく、また、顕熱回収工程時に
はポンプ等のエネルギを要しない。
【0023】ところで、上記水素吸放出装置の顕熱回収
装置にあつては、水素吸放出容器15の熱媒体通路15
aを、蓄熱タンク1の熱媒体を通すためのみならず、冷
却装置34で冷却した熱媒体及び加熱装置33で加熱し
た熱媒体を交互に通すことにも共用したが、冷却装置3
4で冷却した熱媒体、加熱装置33で加熱した熱媒体及
び蓄熱タンク1の熱媒体を通す熱媒体通路を個別に備え
させることも可能である。更に、冷却装置34で冷却し
た熱媒体及び加熱装置33で加熱した熱媒体を交互に水
素吸放出容器15の熱媒体通路15aに通すことに代え
て、冷却装置34で水素吸放出容器15の外壁を直接冷
却し、また、加熱装置33で水素吸放出容器15の外壁
を直接加熱し、熱媒体及び熱媒体通路15aを蓄熱タン
ク1にのみ使用することも可能である。
【0024】また、上記1実施の形態において、加熱装
置33で加熱した熱媒体を定常的に導入して水素吸放出
容器15内の水素吸蔵合金Mを昇温させた後であつて、
冷却装置34で冷却した熱媒体を定常的に導入して水素
吸放出容器15内の水素吸蔵合金Mを降温させる前に、
第2空間62に貯留させた熱媒体を熱媒体通路15aに
通し、熱媒体通路15aから流出する熱媒体を第1空間
61に導いて貯留させ、また、冷却装置34で冷却した
熱媒体を定常的に導入して水素吸放出容器15内の水素
吸蔵合金Mを降温させた後であつて、加熱装置33で加
熱した熱媒体を定常的に導入して水素吸放出容器15内
の水素吸蔵合金Mを昇温させる前に、第1空間61に予
め貯留させた熱媒体を下部熱媒体出入口6cから流出さ
せて水素吸放出容器15の熱媒体通路15aに通し、流
出する熱媒体を上部熱媒体出入口6bから第2空間62
に流入・貯留させた。
【0025】これによれば、第1空間61及び第2空間
62の両者において、上層部が高温で下層部が低温とな
るように熱媒体を流入・貯留させ、蓄熱タンク1内に熱
媒体の乱れが少ない状態で熱媒体を流入させることがで
き、流出入速度を高めることができると共に、顕熱回収
装置Bによつて蓄える有効エネルギの減少を大幅に抑え
ることができる。
【0026】しかしながら、顕熱の回収量を若干犠牲に
して、第1空間61と第2空間62とを交換することも
可能である。すなわち、加熱装置33で加熱した熱媒体
を定常的に導入して水素吸放出容器15内の水素吸蔵合
金Mを昇温させた後であつて、冷却装置34で冷却した
熱媒体を定常的に導入して水素吸放出容器15内の水素
吸蔵合金Mを降温させる前に、第1空間61に貯留させ
た熱媒体を熱媒体通路15aに通し、熱媒体通路15a
から流出する熱媒体を第2空間62に導いて貯留させ、
また、冷却装置34で冷却した熱媒体を定常的に導入し
て水素吸放出容器15内の水素吸蔵合金Mを降温させた
後であつて、加熱装置33で加熱した熱媒体を定常的に
導入して水素吸放出容器15内の水素吸蔵合金Mを昇温
させる前に、第2空間62に予め貯留させた熱媒体を上
部熱媒体出入口6bから流出させて水素吸放出容器15
の熱媒体通路15aに通し、流出する熱媒体を下部熱媒
体出入口6cから第1空間61に流入・貯留させること
も可能である。
【0027】更に、上記1実施の形態にあつては、水素
吸放出容器15内の温熱及び冷熱を蓄熱タンク1に回収
するに際し、冷却装置34及びポンプ51又は加熱装置
33及びポンプ50のいずれかを短時間だけ駆動し、熱
媒体通路15aに初期冷却又は初期加熱された熱媒体を
若干量だけ導き、水素吸蔵合金Mに水素が吸蔵可能な状
態又は放出可能な状態を与えたが、初期冷却工程又は初
期加熱工程において、水素吸放出容器15内の水素吸蔵
合金Mの一部にのみ水素が吸蔵可能な状態又は放出可能
な状態が与えらるような冷却装置34及び加熱装置33
並びに熱媒体通路15aとすることも可能である。
【0028】
【発明の効果】以上の説明によつて理解されるように、
本発明に係る顕熱回収方法及びその装置によれば、次の
効果が得られる。 (1)ラムを往復移動させるために必要な水素圧力は、
冷却装置による定常冷却状態を与えて水素吸放出容器の
水素吸蔵合金に水素を吸蔵させる際の低い水素圧力より
も高く、かつ、加熱装置による定常加熱状態を与えて水
素吸放出容器の水素吸蔵合金から水素を放出させる際の
高い水素圧力よりも低くすることができる。そして、ラ
ムが移動して熱媒体の流動が開始された後は、ラムを移
動させながら熱媒体の移送を継続させ、顕熱を自動的に
回収することができる。これにより、僅かのエネルギ消
費によつてラムを往復駆動させて、第1空間と第2空間
との間で熱媒体を移動させ、水素吸放出容器の顕熱を蓄
熱タンクに回収させることができる。
【0029】かくして、水素吸蔵合金の定常加熱状態と
定常冷却状態との切り換えに伴つて無駄にしていた水素
吸放出装置等のもつ大きな顕熱エネルギを効果的に再利
用できる。特に、蓄熱タンクの内部空間をラムによつて
第1空間及び第2空間に区画し、第1空間と第2空間と
に個別に熱媒体を貯留させるので、一方の空間に既に流
入していた熱媒体と他方の空間に新たに流入する熱媒体
との間での混合が防止され、高度の顕熱回収を行なうこ
とが可能になる。
【0030】(2)水素吸蔵合金が吸放出する水素の圧
力変化を利用して蓄熱タンク内の熱媒体の移送が行われ
るので、ポンプ等の専用の移送手段が不要になる。その
結果、構造が簡素になると共に、移送手段による顕熱ロ
スも無くなるため、水素吸蔵合金を利用する水素吸放出
装置の稼働に要するエネルギを大幅に削減することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の1実施の形態に係る水素吸放出装置
の顕熱回収装置を、水素吸放出容器、蓄熱タンク及びア
クチュエータを断面で示す概略図。
【図2】 同じく水素吸放出装置及び顕熱回収装置の各
工程におけるアクチュエータ内圧力及び水素吸蔵合金温
度の変化を示す線図。
【符号の説明】
1:蓄熱タンク、4:ラム、6a:タンク本体、6b:
上部熱媒体出入口、6c:下部熱媒体出入口、15:水
素吸放出容器、15a:熱媒体通路、20:アクチュエ
ータ、21:シリンダ、22:ロッド部材、24:配
管、27:第7流路(第2の流路)、29:第8流路
(第1の流路)、33:加熱装置、34:冷却装置、6
0:内部空間、61:第1空間、62:第2空間、7
5:第5流路(第2の流路)、76:第6流路(第1の
流路)、77:水素配管、A:水素吸放出装置、B:顕
熱回収装置、M:水素吸蔵合金。
フロントページの続き (72)発明者 河原崎 芳徳 北海道室蘭市茶津町4番地 株式会社日本 製鋼所内 (72)発明者 脇坂 裕一 北海道室蘭市茶津町4番地 株式会社日本 製鋼所内 Fターム(参考) 3L093 NN05 PP01 PP11 PP18 RR05 4G040 AA01 AA11 AA16

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水素吸放出容器(15)に収容される水
    素吸蔵合金(M)に、加熱装置(33)による定常加熱
    状態と冷却装置(34)による定常冷却状態とを交互に
    与えて温度変化を生じさせ、該水素吸放出容器(15)
    に水素を吸放出させる水素吸放出装置の顕熱回収方法で
    あつて、摺動自在なラム(4)によつて内部空間(6
    0)が第1空間(61)と第2空間(62)とに区分さ
    れる蓄熱タンク(1)と、水素を吸放出させて該ラム
    (4)を往復駆動するアクチュエータ(20)とを有
    し、水素吸放出容器(15)を加熱装置(33)によつ
    て定常加熱させた後で冷却装置(34)によつて定常冷
    却させる前に、水素吸蔵合金(M)を初期冷却させて吸
    蔵させる水素によつてアクチュエータ(20)を作動さ
    せ、蓄熱タンク(1)の第1空間(61)又は第2空間
    (62)の一方に貯留させた熱媒体を水素吸放出容器
    (15)の熱媒体通路(15a)に導入し、水素吸放出
    容器(15)の熱媒体通路(15a)から流出する熱媒
    体を蓄熱タンク(1)の第1空間(61)又は第2空間
    (62)の他方に導いて貯留させ、かつ、水素吸放出容
    器(15)を冷却装置(34)によつて定常冷却させた
    後で加熱装置(33)によつて定常加熱させる前に、水
    素吸蔵合金(M)を初期加熱させて放出させる水素によ
    つてアクチュエータ(20)を逆作動させ、蓄熱タンク
    (1)の第1空間(61)又は第2空間(62)の他方
    に貯留させた熱媒体を水素吸放出容器(15)の熱媒体
    通路(15a)に導入し、水素吸放出容器(15)の熱
    媒体通路(15a)から流出する熱媒体を蓄熱タンク
    (1)の第1空間(61)又は第2空間(62)の一方
    に導いて貯留させ、水素吸放出容器(15)の顕熱を蓄
    熱タンク(1)に回収することを特徴とする水素吸放出
    装置の顕熱回収方法。
  2. 【請求項2】 水素吸蔵合金(M)を収容すると共に熱
    媒体通路(15a)を付属する水素吸放出容器(15)
    と、該水素吸蔵合金(M)を加熱する加熱装置(33)
    及び冷却する冷却装置(34)と、ラム(4)によつて
    内部空間(60)が第1空間(61)と第2空間(6
    2)とに区分される蓄熱タンク(1)と、シリンダ(2
    1)内の水素を水素吸蔵合金(M)に吸放出させてロッ
    ド部材(22)を往復駆動し、該ロッド部材(22)に
    よつて該ラム(4)を往復駆動するアクチュエータ(2
    0)と、該熱媒体通路(15a)の一端部と該第1空間
    (61)との間を接続する第1の流路(29,76)
    と、該熱媒体通路(15a)の他端部と該第2空間(6
    2)との間を接続する第2の流路(27,75)とを備
    えることを特徴とする水素吸放出装置の顕熱回収装置。
JP10252034A 1998-08-21 1998-08-21 水素吸放出装置の顕熱回収方法及びその装置 Pending JP2000072401A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10252034A JP2000072401A (ja) 1998-08-21 1998-08-21 水素吸放出装置の顕熱回収方法及びその装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10252034A JP2000072401A (ja) 1998-08-21 1998-08-21 水素吸放出装置の顕熱回収方法及びその装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000072401A true JP2000072401A (ja) 2000-03-07

Family

ID=17231666

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10252034A Pending JP2000072401A (ja) 1998-08-21 1998-08-21 水素吸放出装置の顕熱回収方法及びその装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2000072401A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8015808B2 (en) 2001-01-09 2011-09-13 G4 Insights Inc. Power plant with energy recovery from fuel storage
US8541637B2 (en) 2009-03-05 2013-09-24 G4 Insights Inc. Process and system for thermochemical conversion of biomass
US9394171B2 (en) 2009-11-18 2016-07-19 G4 Insights Inc. Method and system for biomass hydrogasification
US10653995B2 (en) 2009-11-18 2020-05-19 G4 Insights Inc. Sorption enhanced methanation of biomass

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8015808B2 (en) 2001-01-09 2011-09-13 G4 Insights Inc. Power plant with energy recovery from fuel storage
US8541637B2 (en) 2009-03-05 2013-09-24 G4 Insights Inc. Process and system for thermochemical conversion of biomass
US9394171B2 (en) 2009-11-18 2016-07-19 G4 Insights Inc. Method and system for biomass hydrogasification
US10190066B2 (en) 2009-11-18 2019-01-29 G4 Insights Inc. Method and system for biomass hydrogasification
US10653995B2 (en) 2009-11-18 2020-05-19 G4 Insights Inc. Sorption enhanced methanation of biomass

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104508274A (zh) 机动车辆发动机冷却系统和方法
CN103790689A (zh) 车用热交换器
CA2029445A1 (en) Method for air conditioning and supplying hot/cold water
CN1073670C (zh) 蓄热装置
JP2000072401A (ja) 水素吸放出装置の顕熱回収方法及びその装置
CN106030230B (zh) 适于热交换和/或物质交换的板机构
JP2004532953A (ja) 気体膨張部材の装置
CN109539624A (zh) 一种磁制冷机及其控制方法
JP4606186B2 (ja) 水素吸蔵合金アクチュエータの作動方法
KR930000378B1 (ko) 스터어링 엔진용 냉각수 탱크의 밸브컨트롤 시스템
SU1702081A2 (ru) Способ газификации сжиженных газов и устройство дл его осуществлени
JPH01262376A (ja) 沸騰可能な液体の搬送方法および装置
JP2002081794A (ja) 蓄熱タンク
JP2525269B2 (ja) 冷凍システム
JP2008023841A (ja) 金型の加熱冷却システム、金型の加熱冷却システムに用いるバッファ装置、及び金型の加熱冷却方法
JPH1194392A (ja) 熱利用装置の顕熱回収方法及びその装置
KR100498170B1 (ko) 고온자전합성반응을 이용한 냉난방장치 및 이의 제어방법
JPH03105172A (ja) 金属水素化物を利用した冷却装置
CA2523822A1 (en) Refrigerant containment vessel with thermal inertia and method of use
JPS60140066A (ja) ヒ−トポンプ装置
JP3464337B2 (ja) 水素吸蔵合金利用冷熱発生装置及びその運転方法
JP3583185B2 (ja) 水素吸蔵合金利用冷熱発生装置
JPH0784966B2 (ja) 金属水素化物を利用したヒ−トポンプ及びその制御方法
JPS60140068A (ja) ヒ−トポンプ装置
JPH11159983A (ja) 顕熱回収方法及びその装置並びに蓄熱タンク