JP2623002B2 - 水素吸蔵合金を用いた熱利用システム - Google Patents
水素吸蔵合金を用いた熱利用システムInfo
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
- Y02B30/62—Absorption based systems
Landscapes
- Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （イ） 産業上の利用分野 本発明は、水素吸蔵合金を用いたヒートポンプ、冷凍
等の熱利用システムに関する。
等の熱利用システムに関する。
（ロ） 従来の技術 このような熱利用システムは、例えば特公昭58−1995
5号公報、特開昭61−202054号公報に開示されている。
5号公報、特開昭61−202054号公報に開示されている。
これらは、２種類の水素吸蔵合金を用い、一方を130
℃〜150℃の駆動用熱源で加熱して他方に水素を送り且
つ吸収させ、他方が水素を一方に戻す際の吸熱反応によ
り冷凍熱を得るようにしている。
℃〜150℃の駆動用熱源で加熱して他方に水素を送り且
つ吸収させ、他方が水素を一方に戻す際の吸熱反応によ
り冷凍熱を得るようにしている。
（ハ） 発明が解決しようとする課題 しかし、これらの従来例は駆動用熱源で常に130℃〜1
50℃の熱を得ることを条件としており、コージェネレー
ションシステムからの熱、工場の廃熱、太陽熱等を熱源
とした場合、熱変動が大きすぎて稼動効率が上らない。
50℃の熱を得ることを条件としており、コージェネレー
ションシステムからの熱、工場の廃熱、太陽熱等を熱源
とした場合、熱変動が大きすぎて稼動効率が上らない。
本発明は、駆動用熱源の変動に対応して稼動効率を向
上させ且つ安定させるものである。
上させ且つ安定させるものである。
（ニ） 課題を解決するための手段 本発明による解決手段は、３種類の水素吸蔵合金を用
いた熱サイクル運転と、上記水素吸蔵合金の内の２種類
の水素吸蔵合金を用いた熱サイクル運転とを、上記熱サ
イクル運転に於ける駆動用熱源の温度レベルに応じて切
替えて成る構成である。
いた熱サイクル運転と、上記水素吸蔵合金の内の２種類
の水素吸蔵合金を用いた熱サイクル運転とを、上記熱サ
イクル運転に於ける駆動用熱源の温度レベルに応じて切
替えて成る構成である。
（ホ） 作用 第１図及び第２図の圧力−温度線図で示される３種類
の水素吸蔵合金MH1、MH2、MH3は、駆動用熱源の供給熱
が90℃程度の比較的低温であるときには、全合金を用い
た熱サイクル運転を実行し、駆動用熱源の供給熱が130
℃以上の比較的高温であるときには、合金MH3を外してM
H1とMH3を用いた熱サイクル運転を実行する。
の水素吸蔵合金MH1、MH2、MH3は、駆動用熱源の供給熱
が90℃程度の比較的低温であるときには、全合金を用い
た熱サイクル運転を実行し、駆動用熱源の供給熱が130
℃以上の比較的高温であるときには、合金MH3を外してM
H1とMH3を用いた熱サイクル運転を実行する。
即ち、第１図に於いて、駆動用熱源が約90℃の熱で合
金MH1を加熱し、合金MH2を20℃の冷却水で冷却すると、
MH1は吸蔵していた水素ガスを解離状態のMH2に移動させ
る（再生第１過程）。次に、熱源が90℃の熱でMH3を加
熱し、合金MH3を20℃の冷却水で冷却すると、水素ガス
は解離状態のMH3に移動する（再生第２過程）。そし
て、MH3からMH1に水素ガスを移動させ、MH3での吸熱反
応により約−20℃の冷凍熱を回収するものである（冷凍
熱発生過程）。
金MH1を加熱し、合金MH2を20℃の冷却水で冷却すると、
MH1は吸蔵していた水素ガスを解離状態のMH2に移動させ
る（再生第１過程）。次に、熱源が90℃の熱でMH3を加
熱し、合金MH3を20℃の冷却水で冷却すると、水素ガス
は解離状態のMH3に移動する（再生第２過程）。そし
て、MH3からMH1に水素ガスを移動させ、MH3での吸熱反
応により約−20℃の冷凍熱を回収するものである（冷凍
熱発生過程）。
一方、第２図に於いては、駆動用熱源が130℃以上の
熱で合金MH1を加熱し、合金MH3を20℃の冷却水で冷却す
ると、MH1は吸蔵していた水素ガスを解離状態のMH3に移
動させる（再生過程）。そして、MH3からMH1に水素ガス
を移動させ、MH3での吸熱反応により約−20℃の冷凍熱
を回収するものである（冷凍熱発生過程）。
熱で合金MH1を加熱し、合金MH3を20℃の冷却水で冷却す
ると、MH1は吸蔵していた水素ガスを解離状態のMH3に移
動させる（再生過程）。そして、MH3からMH1に水素ガス
を移動させ、MH3での吸熱反応により約−20℃の冷凍熱
を回収するものである（冷凍熱発生過程）。
更に、これらの熱サイクル運転を連続的に行なう場合
を第３図（イ）（ロ）及び第４図（イ）（ロ）で説明す
るとまず容器１〜６は、順に合金MH1、MH2、MH3、MH1、
MH2、MH3を充填し、駆動用熱源、冷却水による冷却源、
冷凍負荷のいずれかに熱的に接続できるように配管して
あり、必要に応じて水素ガスを互いに移送できるように
配管してある。
を第３図（イ）（ロ）及び第４図（イ）（ロ）で説明す
るとまず容器１〜６は、順に合金MH1、MH2、MH3、MH1、
MH2、MH3を充填し、駆動用熱源、冷却水による冷却源、
冷凍負荷のいずれかに熱的に接続できるように配管して
あり、必要に応じて水素ガスを互いに移送できるように
配管してある。
駆動用熱源の供給熱が比較的低い（90℃）場合は、第
３図（イ）（ロ）で示されており、第３図（イ）では容
器２から容器３へ、容器４から容器５へ、容器６から容
器１へ夫々水素ガスが同時に移送され、容器６のMH3の
吸熱反応により約−20℃の冷凍熱を回収し、これを冷凍
負荷に与える。この反応終了後には、第３図（ロ）で示
すように、容器１から容器２へ、容器３から容器４へ、
容器５から容器６へ夫々水素ガスを同時に移送し、容器
３のMH3の吸熱反応により約−20℃の冷凍熱を回収し、
これを冷凍負荷に与える。以下、第３図（イ）（ロ）の
各状態を交互に繰返していく。
３図（イ）（ロ）で示されており、第３図（イ）では容
器２から容器３へ、容器４から容器５へ、容器６から容
器１へ夫々水素ガスが同時に移送され、容器６のMH3の
吸熱反応により約−20℃の冷凍熱を回収し、これを冷凍
負荷に与える。この反応終了後には、第３図（ロ）で示
すように、容器１から容器２へ、容器３から容器４へ、
容器５から容器６へ夫々水素ガスを同時に移送し、容器
３のMH3の吸熱反応により約−20℃の冷凍熱を回収し、
これを冷凍負荷に与える。以下、第３図（イ）（ロ）の
各状態を交互に繰返していく。
駆動用熱源の供給熱が比較的高い（130℃以上）場合
は、第４図（イ）（ロ）で示されており、容器３から容
器１へ、容器４から容器６に夫々水素ガスを同時に移送
し、容器３で吸熱する。次に容器１から容器３へ、容器
６から容器４に夫々水素ガスを同時に移送し、容器６で
吸熱するのである。以下、第４図（イ）（ロ）の各状態
を交互に繰返していく。
は、第４図（イ）（ロ）で示されており、容器３から容
器１へ、容器４から容器６に夫々水素ガスを同時に移送
し、容器３で吸熱する。次に容器１から容器３へ、容器
６から容器４に夫々水素ガスを同時に移送し、容器６で
吸熱するのである。以下、第４図（イ）（ロ）の各状態
を交互に繰返していく。
このように駆動用熱源の供給熱の温度レベルに応じ
て、３種類の合金を用いた熱サイクル運転と、２種類の
合金を用いた熱サイクル運転を切替えて実行させるので
あるが、温度レベルは熱源の温度をセンサーで測定す
る、或いは太陽熱利用熱源では日射計で日射強度を測定
する等の方法で調べ、例えば130℃を切替えのための基
準とする。
て、３種類の合金を用いた熱サイクル運転と、２種類の
合金を用いた熱サイクル運転を切替えて実行させるので
あるが、温度レベルは熱源の温度をセンサーで測定す
る、或いは太陽熱利用熱源では日射計で日射強度を測定
する等の方法で調べ、例えば130℃を切替えのための基
準とする。
（ヘ） 実施例 本発明による熱利用システムとして、冷凍熱利用シス
テムの例を第５図に基づいて説明する。
テムの例を第５図に基づいて説明する。
容器１〜６は並設され、順に水素吸蔵合金MH1、MH2、
MH3、MH1、MH2、MH3を充填している。容器１と容器６間
は２本の水素ガスの第１、第２移送配管７、８によって
接続されている。第１移送配管７には他の容器２〜５も
接続され、隣接する容器間の配管７には夫々開閉弁９、
10、11、12、13が設けてある。
MH3、MH1、MH2、MH3を充填している。容器１と容器６間
は２本の水素ガスの第１、第２移送配管７、８によって
接続されている。第１移送配管７には他の容器２〜５も
接続され、隣接する容器間の配管７には夫々開閉弁９、
10、11、12、13が設けてある。
第２移送配管８には開閉弁14が設けてあり、この弁14
を挟むように、容器３と容器４は配管８にも夫々開閉弁
15、16を介して接続してある。
を挟むように、容器３と容器４は配管８にも夫々開閉弁
15、16を介して接続してある。
容器１〜６は、充填した合金を加熱したり、合金の反
応熱（熱、冷熱）を回収するために、熱交換器17…を内
装している。そして、容器１、２、４、５は、その熱交
換器17…を駆動用熱源18と20℃の冷却源19とに切替弁20
…によって夫々選択的に切替えることができるように配
管接続している。また、容器３、６は、その熱交換器1
7、17を冷却源19と冷凍負荷21とに切替弁20…によって
夫々選択的に切替えることができるように配管接続して
いる。熱交換器17…と熱源18、冷却源19、冷凍負荷21と
の間の配管は、熱媒冷媒をポンプ等で強制循環させる配
管である。
応熱（熱、冷熱）を回収するために、熱交換器17…を内
装している。そして、容器１、２、４、５は、その熱交
換器17…を駆動用熱源18と20℃の冷却源19とに切替弁20
…によって夫々選択的に切替えることができるように配
管接続している。また、容器３、６は、その熱交換器1
7、17を冷却源19と冷凍負荷21とに切替弁20…によって
夫々選択的に切替えることができるように配管接続して
いる。熱交換器17…と熱源18、冷却源19、冷凍負荷21と
の間の配管は、熱媒冷媒をポンプ等で強制循環させる配
管である。
上記駆動用熱源18の供給熱の温度レベルは、温度セン
サーや日射計等で測定され、この測定値が入力された制
御装置（図示せず）が例えば130℃或いはこれに見合う
日射強度と比較する。そして、制御装置は、この基準以
上であれば、２種類の合金MH1とMH3を用いた熱サイクル
運転を、また、基準未満であれば３種類の合金の全てを
用いた熱サイクル運転を夫々指示し、開閉弁９〜16及び
切替弁20…を各運転に合致するよう開閉させる。
サーや日射計等で測定され、この測定値が入力された制
御装置（図示せず）が例えば130℃或いはこれに見合う
日射強度と比較する。そして、制御装置は、この基準以
上であれば、２種類の合金MH1とMH3を用いた熱サイクル
運転を、また、基準未満であれば３種類の合金の全てを
用いた熱サイクル運転を夫々指示し、開閉弁９〜16及び
切替弁20…を各運転に合致するよう開閉させる。
次に、この実施例の動作を説明すると、制御装置は駆
動用熱源18の温度レベルが低いときの比較結果があれ
ば、容器１、３、５の熱交換器17…を冷却源19に、容器
２、４の熱交換器17、17を熱源18に、容器６の熱交換器
17を冷凍負荷21に接続すべく切替弁20…を夫々開閉さ
せ、容器１と６、容器２と３、容器４と５を夫々接続す
べく開閉弁14、10、12を開放させる。こうして、容器６
での水素放出による吸熱反応により冷凍負荷21に約−20
℃の冷熱を与える。また、この反応終了後は、制御装置
は容器１、５の熱交換器17、17を熱源18に、容器２、
４、６の熱交換器17…を冷却源19に、容器３の熱交換器
17を冷凍負荷21に夫々接続すべく切替弁20…を開閉さ
せ、容器１と２、容器３と４、容器５と６を夫々接続す
べく開閉弁９、11、13を開閉させる。このときには、容
器３が冷凍負荷21に冷熱を与える。こうして、切替弁20
…と開閉弁９〜16を開閉制御することにより、二状態を
交互に繰返し、３種類の水素吸蔵合金MH1、MH2、MH3を
各一対用いた連続的な熱サイクル運転を行なう。
動用熱源18の温度レベルが低いときの比較結果があれ
ば、容器１、３、５の熱交換器17…を冷却源19に、容器
２、４の熱交換器17、17を熱源18に、容器６の熱交換器
17を冷凍負荷21に接続すべく切替弁20…を夫々開閉さ
せ、容器１と６、容器２と３、容器４と５を夫々接続す
べく開閉弁14、10、12を開放させる。こうして、容器６
での水素放出による吸熱反応により冷凍負荷21に約−20
℃の冷熱を与える。また、この反応終了後は、制御装置
は容器１、５の熱交換器17、17を熱源18に、容器２、
４、６の熱交換器17…を冷却源19に、容器３の熱交換器
17を冷凍負荷21に夫々接続すべく切替弁20…を開閉さ
せ、容器１と２、容器３と４、容器５と６を夫々接続す
べく開閉弁９、11、13を開閉させる。このときには、容
器３が冷凍負荷21に冷熱を与える。こうして、切替弁20
…と開閉弁９〜16を開閉制御することにより、二状態を
交互に繰返し、３種類の水素吸蔵合金MH1、MH2、MH3を
各一対用いた連続的な熱サイクル運転を行なう。
一方、制御装置は、駆動用熱源18の温度レベルが高い
との比較結果があれば、容器１、６の熱交換器17、17を
冷却源19に、容器４の熱交換器17を熱源18に、容器３の
熱交換器17を冷凍負荷21に夫々接続すべく切替弁20…を
開閉させ、容器１と３、容器４と６を夫々接続すべく開
閉弁15、16を開放させる。こうして、容器３での水素放
出による吸熱反応により冷凍負荷21に約−20℃の冷熱を
与える。またこの反応終了後は、制御装置は、容器３、
４の熱交換器17、17を冷却源19に、容器１の熱交換器17
を熱源18に、容器６の熱交換器17を冷凍負荷21に夫々接
続すべく切替弁20…を開閉させる。こうして、容器６に
移送した水素ガスを容器４に戻し、容器６での吸熱反応
による冷熱を冷凍負荷21に与えるものである。こうし
て、切替弁20…と開閉弁15、16を開閉制御することによ
り、二状態を交互に繰返し、２種類の水素吸蔵合金M
H1、MH3を各一対兼用した連続的な熱サイクル運転を行
なう。
との比較結果があれば、容器１、６の熱交換器17、17を
冷却源19に、容器４の熱交換器17を熱源18に、容器３の
熱交換器17を冷凍負荷21に夫々接続すべく切替弁20…を
開閉させ、容器１と３、容器４と６を夫々接続すべく開
閉弁15、16を開放させる。こうして、容器３での水素放
出による吸熱反応により冷凍負荷21に約−20℃の冷熱を
与える。またこの反応終了後は、制御装置は、容器３、
４の熱交換器17、17を冷却源19に、容器１の熱交換器17
を熱源18に、容器６の熱交換器17を冷凍負荷21に夫々接
続すべく切替弁20…を開閉させる。こうして、容器６に
移送した水素ガスを容器４に戻し、容器６での吸熱反応
による冷熱を冷凍負荷21に与えるものである。こうし
て、切替弁20…と開閉弁15、16を開閉制御することによ
り、二状態を交互に繰返し、２種類の水素吸蔵合金M
H1、MH3を各一対兼用した連続的な熱サイクル運転を行
なう。
駆動用熱源18に太陽熱集熱装置を用いて、３種類合金
での熱サイクル運転と、２種類合金での熱サイクル運転
とを行ない、日射強度に応じた総合効率を求めた。これ
が、第６図で示してある。この図から明らかなように、
２種類合金での熱サイクル運転は、日射強度600Kcal/hr
・m2を境に日射強度が大の領域では効率が高いが、小の
領域では稼動できない。一方、３種類合金の熱サイクル
運転は、日射強度が小の領域でも稼動できて所定の効率
を得るが、大の領域では複雑な分だけ損失がある。
での熱サイクル運転と、２種類合金での熱サイクル運転
とを行ない、日射強度に応じた総合効率を求めた。これ
が、第６図で示してある。この図から明らかなように、
２種類合金での熱サイクル運転は、日射強度600Kcal/hr
・m2を境に日射強度が大の領域では効率が高いが、小の
領域では稼動できない。一方、３種類合金の熱サイクル
運転は、日射強度が小の領域でも稼動できて所定の効率
を得るが、大の領域では複雑な分だけ損失がある。
従って、本実施例のように、日射強度に応じて３種類
合金の熱サイクル運転と２種類合金での熱サイクル運転
とを使い分ければ（第６図点線参照）、１日の中で稼動
時間帯を長くでき、稼動効率を向上し且つ安定させるこ
とができるのである。
合金の熱サイクル運転と２種類合金での熱サイクル運転
とを使い分ければ（第６図点線参照）、１日の中で稼動
時間帯を長くでき、稼動効率を向上し且つ安定させるこ
とができるのである。
尚、本実施例では、両運転を温度、日射等で自動的に
切替えているが、この切替を所定の表示・報知により手
動で行なっても良い。また、太陽熱々源の場合、１日の
運転を時間（タイマー）制御で切替えるようにしても良
い。
切替えているが、この切替を所定の表示・報知により手
動で行なっても良い。また、太陽熱々源の場合、１日の
運転を時間（タイマー）制御で切替えるようにしても良
い。
（ト） 発明の効果 本発明に依れば、駆動用熱源の温度レベルに応じて熱
サイクル運転を切替えるので、熱源の温度変動に対応し
て運転でき、稼動率を向上でき、全体の運転を安定させ
ることができる。従って、熱エネルギーを極めて効率良
く利用したシステムを提供できるものである。
サイクル運転を切替えるので、熱源の温度変動に対応し
て運転でき、稼動率を向上でき、全体の運転を安定させ
ることができる。従って、熱エネルギーを極めて効率良
く利用したシステムを提供できるものである。
第１図は本発明システムに於ける３種類合金での熱サイ
クル運転を原理的に説明する圧力−温度線図、第２図は
２種類合金での第１図相当図、第３図（イ）（ロ）は３
種類合金での連続的な熱サイクル運転の説明図、第４図
（イ）（ロ）は２種類合金での第３図（イ）（ロ）相当
図、第５図は実施例の配管系統図、第６図は太陽熱々源
での日射強度−効率特性図である。 １〜６……容器、９〜16……開閉弁、18……駆動用熱
源、19……冷却源、20……切替弁、21……冷凍負荷。
クル運転を原理的に説明する圧力−温度線図、第２図は
２種類合金での第１図相当図、第３図（イ）（ロ）は３
種類合金での連続的な熱サイクル運転の説明図、第４図
（イ）（ロ）は２種類合金での第３図（イ）（ロ）相当
図、第５図は実施例の配管系統図、第６図は太陽熱々源
での日射強度−効率特性図である。 １〜６……容器、９〜16……開閉弁、18……駆動用熱
源、19……冷却源、20……切替弁、21……冷凍負荷。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 広 直樹 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 齊藤 俊彦 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三 洋電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−17670（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−115655（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−228862（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】３種類の水素吸蔵合金を用いた熱サイクル
運転と、上記水素吸蔵合金の内の２種類の水素吸蔵合金
を用いた熱サイクル運転とを、上記熱サイクル運転に於
ける駆動用熱源の温度レベルに応じて切替えて成る水素
吸蔵合金を用いた熱利用システム。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6168289A JP2623002B2 (ja) | 1989-03-13 | 1989-03-13 | 水素吸蔵合金を用いた熱利用システム |
| US07/490,999 US5174367A (en) | 1989-03-13 | 1990-03-09 | Thermal utilization system using hydrogen absorbing alloys |
| DE90302631T DE69004718T2 (de) | 1989-03-13 | 1990-03-13 | Thermisches Nutzbarmachungssystem, bei dem Wasserstoff absorbierende Legierungen verwendet werden. |
| EP90302631A EP0388132B1 (en) | 1989-03-13 | 1990-03-13 | Thermal utilization system using hydrogen absorbing alloys |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6168289A JP2623002B2 (ja) | 1989-03-13 | 1989-03-13 | 水素吸蔵合金を用いた熱利用システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02242054A JPH02242054A (ja) | 1990-09-26 |
| JP2623002B2 true JP2623002B2 (ja) | 1997-06-25 |
Family
ID=13178281
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6168289A Expired - Fee Related JP2623002B2 (ja) | 1989-03-13 | 1989-03-13 | 水素吸蔵合金を用いた熱利用システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2623002B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3407913B2 (ja) * | 1992-12-28 | 2003-05-19 | 三洋電機株式会社 | 水素吸蔵合金を利用した熱輸送システム |
| AU4511397A (en) * | 1996-06-21 | 1998-01-07 | World Fusion Limited | Power generating device employing hydrogen absorbing alloy and low heat |
-
1989
- 1989-03-13 JP JP6168289A patent/JP2623002B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02242054A (ja) | 1990-09-26 |
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