JP2840469B2 - 熱駆動型冷熱発生装置 - Google Patents
熱駆動型冷熱発生装置Info
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- JP2840469B2 JP2840469B2 JP3082991A JP3082991A JP2840469B2 JP 2840469 B2 JP2840469 B2 JP 2840469B2 JP 3082991 A JP3082991 A JP 3082991A JP 3082991 A JP3082991 A JP 3082991A JP 2840469 B2 JP2840469 B2 JP 2840469B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、金属水素化物を利用し
た熱駆動型冷熱発生装置に関する。
た熱駆動型冷熱発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】本発明に先行する特公昭６３−４１１１
号公報に記載された従来の熱駆動型冷熱発生装置では、
図４に示すように平衡水素圧力の高い高圧金属水素化物
Ｍ2Ｈ と平衡水素圧力の低い低圧金属水素化物Ｍ1Ｈを
用い、低圧金属水素化物Ｍ1Ｈを加熱源Ａにて加熱する
ことで水素を発生し、この発生水素を高圧金属水素化物
Ｍ 2Ｈに発熱的に吸蔵させ、次に高圧金属水素化物Ｍ2Ｈ
の発熱を外気Ｂに放出した後、この高圧金属水素化物Ｍ
2Ｈから吸熱的に水素を放出し、斯るサイクルを繰 り返
すことで、高圧金属水素化物Ｍ2Ｈの吸熱を冷却負荷Ｃ
の冷却に利用してい る。
号公報に記載された従来の熱駆動型冷熱発生装置では、
図４に示すように平衡水素圧力の高い高圧金属水素化物
Ｍ2Ｈ と平衡水素圧力の低い低圧金属水素化物Ｍ1Ｈを
用い、低圧金属水素化物Ｍ1Ｈを加熱源Ａにて加熱する
ことで水素を発生し、この発生水素を高圧金属水素化物
Ｍ 2Ｈに発熱的に吸蔵させ、次に高圧金属水素化物Ｍ2Ｈ
の発熱を外気Ｂに放出した後、この高圧金属水素化物Ｍ
2Ｈから吸熱的に水素を放出し、斯るサイクルを繰 り返
すことで、高圧金属水素化物Ｍ2Ｈの吸熱を冷却負荷Ｃ
の冷却に利用してい る。
【０００３】しかしながらこの種従来の熱駆動型冷熱発
生装置では、加熱源Ａの加熱エネルギーが過剰であった
場合、その過剰エネルギーは結局、水素化物容器Ｄ，Ｅ
から外気Ｂに捨て去られ有効利用されないという欠点が
ある。
生装置では、加熱源Ａの加熱エネルギーが過剰であった
場合、その過剰エネルギーは結局、水素化物容器Ｄ，Ｅ
から外気Ｂに捨て去られ有効利用されないという欠点が
ある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前述の欠点を
解消し、余剰の熱エネルギーを有効利用するものであ
る。
解消し、余剰の熱エネルギーを有効利用するものであ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、平衡水素圧力
の高い第１金属水素化物と該第１金属水素化物より平衡
水素圧力の低い第２金属水素化物を用い、第２金属水素
化物から加熱により水素を発生し、この発生水素を第１
金属水素化物に発熱的に吸蔵させる第１サイクルと、第
１金属水素化物から吸熱的に水素を放出し、この放出水
素を第２金属水素化物に発熱的に吸蔵させる第２サイク
ルを有し、第１金属水素化物の水素放出に伴う吸熱を冷
熱として利用してなるものであって、第２金属水素化物
から発生した水素を第１金属水素化物に案内する導管に
タービンを介設し、このタービンにより発電してなるも
のである。
の高い第１金属水素化物と該第１金属水素化物より平衡
水素圧力の低い第２金属水素化物を用い、第２金属水素
化物から加熱により水素を発生し、この発生水素を第１
金属水素化物に発熱的に吸蔵させる第１サイクルと、第
１金属水素化物から吸熱的に水素を放出し、この放出水
素を第２金属水素化物に発熱的に吸蔵させる第２サイク
ルを有し、第１金属水素化物の水素放出に伴う吸熱を冷
熱として利用してなるものであって、第２金属水素化物
から発生した水素を第１金属水素化物に案内する導管に
タービンを介設し、このタービンにより発電してなるも
のである。
【０００６】
【作用】本発明によれば、第２金属水素化物の加熱源の
温度が過剰上昇した場合、この加熱源の過剰の熱エネル
ギーは水素ガス圧力のアップに転換され発電用タービン
の駆動力アップに有効利用されるようになり、その有効
利用分だけ発電量がアップして熱駆動型冷熱発生装置の
エネルギー効率が高まる。
温度が過剰上昇した場合、この加熱源の過剰の熱エネル
ギーは水素ガス圧力のアップに転換され発電用タービン
の駆動力アップに有効利用されるようになり、その有効
利用分だけ発電量がアップして熱駆動型冷熱発生装置の
エネルギー効率が高まる。
【０００７】
【実施例】次に本発明の一実施例について説明する。
【０００８】図１において、１，２はこの装置の作動温
度範囲において平衡水素圧力の低いＭｍＮｉ5 系の金属
水素化物ＭＨ2 を収納した容器、３，４はこの装置の作
動温度範囲において水素平衡圧力の高いＬａＮｉ5 系の
金属水素化物ＭＨ1 を収納した容器、５は容器１，２を
選択的に加熱する加熱源、６は容器１，２，３，４の熱
を選択的に放熱させる放熱部、７は容器３，４の冷熱に
よって選択的に冷却される冷却負荷である。８は容器
１，２を加熱部５又は放熱部６に交互に熱交換接続する
低圧側切り替え手段で、三方弁９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ
と管体１０ａ，１０ｂ等から構成されている。１１は容
器３，４を放熱部６又は冷却負荷７に交互に熱交換接続
する高圧側切り替え手段で、三方弁９ｅ，９ｆ，９ｇ，
９ｈと管体１０ｃ，１０ｄ等から構成されている。前記
加熱源５はボイラー等で形成され、オイル等の熱媒を加
熱して低圧側切り替え手段８により容器１又は容器２へ
熱交換的に送り込む。前記放熱部６は外気等に放熱すべ
く構成されると共に、低圧側切り替え手段８により、加
熱源５と非接続状態の容器１又は容器２へ選択的に接続
される。前記冷却負荷７はアルコール等の熱媒体を使用
しこの熱媒体を高圧側切り替え手段１１により容器３又
は容器４との間で循環させることで前記放熱部６と非接
続状態の容器３又は容器４から冷熱を取得している。
度範囲において平衡水素圧力の低いＭｍＮｉ5 系の金属
水素化物ＭＨ2 を収納した容器、３，４はこの装置の作
動温度範囲において水素平衡圧力の高いＬａＮｉ5 系の
金属水素化物ＭＨ1 を収納した容器、５は容器１，２を
選択的に加熱する加熱源、６は容器１，２，３，４の熱
を選択的に放熱させる放熱部、７は容器３，４の冷熱に
よって選択的に冷却される冷却負荷である。８は容器
１，２を加熱部５又は放熱部６に交互に熱交換接続する
低圧側切り替え手段で、三方弁９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ
と管体１０ａ，１０ｂ等から構成されている。１１は容
器３，４を放熱部６又は冷却負荷７に交互に熱交換接続
する高圧側切り替え手段で、三方弁９ｅ，９ｆ，９ｇ，
９ｈと管体１０ｃ，１０ｄ等から構成されている。前記
加熱源５はボイラー等で形成され、オイル等の熱媒を加
熱して低圧側切り替え手段８により容器１又は容器２へ
熱交換的に送り込む。前記放熱部６は外気等に放熱すべ
く構成されると共に、低圧側切り替え手段８により、加
熱源５と非接続状態の容器１又は容器２へ選択的に接続
される。前記冷却負荷７はアルコール等の熱媒体を使用
しこの熱媒体を高圧側切り替え手段１１により容器３又
は容器４との間で循環させることで前記放熱部６と非接
続状態の容器３又は容器４から冷熱を取得している。
【０００９】１２ａ，１２ｂは容器１に接続した逆止
弁、１２ｃ，１２ｄは容器２に接続した逆止弁、１２
ｅ，１２ｆは容器３に接続した逆止弁、１２ｇ，１２ｈ
は容器４に接続した逆止弁、１３は逆止弁１２ａ，１２
ｃに夫々直列接続した水素導管、１４は逆止弁１２ｂ，
１２ｆを互いに接続する水素導管、１５は逆止弁１２
ｄ，１２ｈを互いに接続する水素導管、１６は逆止弁１
２ｅ，１２ｇに夫々直列接続した水素導管である。水素
導管１３，１６は、後述のように第２金属水素化物ＭＨ
2 から発生した水素をこの導管１３に導入し更に導管１
６を経て第１金属水素化物ＭＨ1 に案内すべく機能す
る。
弁、１２ｃ，１２ｄは容器２に接続した逆止弁、１２
ｅ，１２ｆは容器３に接続した逆止弁、１２ｇ，１２ｈ
は容器４に接続した逆止弁、１３は逆止弁１２ａ，１２
ｃに夫々直列接続した水素導管、１４は逆止弁１２ｂ，
１２ｆを互いに接続する水素導管、１５は逆止弁１２
ｄ，１２ｈを互いに接続する水素導管、１６は逆止弁１
２ｅ，１２ｇに夫々直列接続した水素導管である。水素
導管１３，１６は、後述のように第２金属水素化物ＭＨ
2 から発生した水素をこの導管１３に導入し更に導管１
６を経て第１金属水素化物ＭＨ1 に案内すべく機能す
る。
【００１０】１７は前記切り替え手段８，１１等を制御
する制御部で、具体的にはマイクロコンピュータ等で形
成され 前記逆止弁９ａ〜９ｈに夫々電気的に接続され
これらを適当なタイミングで開閉制御する。この制御部
１７のプログラム構成についてはこの熱駆動型冷熱発生
装置の動作と共に後述される。
する制御部で、具体的にはマイクロコンピュータ等で形
成され 前記逆止弁９ａ〜９ｈに夫々電気的に接続され
これらを適当なタイミングで開閉制御する。この制御部
１７のプログラム構成についてはこの熱駆動型冷熱発生
装置の動作と共に後述される。
【００１１】而して前記水素導管１３，１６は、ガスタ
ービン１８を介設してある。ガスタービン１８は発電機
１９を備えこの発電機１９を水素の流通圧力を動力とし
て回転させることで発電を行う。ガスタービン１８は、
三方切り替え弁１８ａ，１８ｂを備えこれら各弁１８
ａ，１８ｂを制御部１７にて切り替え制御することで、
その発電時には矢印Ｘで示すように水素を流通させる。
斯る発電は、加熱源５の温度が過剰上昇した場合に、導
管１３内のガス圧の上昇を検出して各弁１８ａ，１８ｂ
を自動切り替えすることで実行され、その電気エネルギ
ーは、前記制御部１７や、この熱駆動型冷熱発生装置に
て負荷冷却される他の装置（図示しない）等の駆動用等
に有効利用される。またガスタービン１８では、発電を
必要としない場合は、各弁１８ａ，１８ｂの切り替えに
より、水素をこのガスタービン１８内を流通させること
なく直接、導管１３から導管１６へ素通りさせる。この
ガスタービン１８については、加熱源５が通常の温度状
態であっても常時水素ガスをガスタービン１８内を流通
させるもの、また、加熱による水素ガス圧力値に対応し
て各弁１８ａ，１８ｂの開口面積を調節することでター
ビン１８内のバイパス水素流量を相対的に調整するもの
等も実施される。
ービン１８を介設してある。ガスタービン１８は発電機
１９を備えこの発電機１９を水素の流通圧力を動力とし
て回転させることで発電を行う。ガスタービン１８は、
三方切り替え弁１８ａ，１８ｂを備えこれら各弁１８
ａ，１８ｂを制御部１７にて切り替え制御することで、
その発電時には矢印Ｘで示すように水素を流通させる。
斯る発電は、加熱源５の温度が過剰上昇した場合に、導
管１３内のガス圧の上昇を検出して各弁１８ａ，１８ｂ
を自動切り替えすることで実行され、その電気エネルギ
ーは、前記制御部１７や、この熱駆動型冷熱発生装置に
て負荷冷却される他の装置（図示しない）等の駆動用等
に有効利用される。またガスタービン１８では、発電を
必要としない場合は、各弁１８ａ，１８ｂの切り替えに
より、水素をこのガスタービン１８内を流通させること
なく直接、導管１３から導管１６へ素通りさせる。この
ガスタービン１８については、加熱源５が通常の温度状
態であっても常時水素ガスをガスタービン１８内を流通
させるもの、また、加熱による水素ガス圧力値に対応し
て各弁１８ａ，１８ｂの開口面積を調節することでター
ビン１８内のバイパス水素流量を相対的に調整するもの
等も実施される。
【００１２】次に前記熱駆動型冷熱発生装置の動作を図
２を参照して説明する。図２は横軸に絶対温度Ｔの逆
数、縦軸に平衡水素圧力Ｐの対数を夫々とって、前記熱
駆動型冷熱発生装置のサイクル線図を示すものであり、
前記第１金属水素化物ＭＨ1 及び前記第２金属水素化物
ＭＨ2 の夫々についての温度と圧力の特性図も示されて
いる。
２を参照して説明する。図２は横軸に絶対温度Ｔの逆
数、縦軸に平衡水素圧力Ｐの対数を夫々とって、前記熱
駆動型冷熱発生装置のサイクル線図を示すものであり、
前記第１金属水素化物ＭＨ1 及び前記第２金属水素化物
ＭＨ2 の夫々についての温度と圧力の特性図も示されて
いる。
【００１３】前記熱駆動型冷熱発生装置では、その第１
サイクルにおいて加熱源５のボイラーにより熱媒オイル
を加熱しこの加熱オイルを容器１との間で循環させる。
すると容器１内の第２金属水素化物ＭＨ2 は加熱され、
ＳＡ点で示すように容器１内の水素は高温高圧化し１０
〜２０ａｔｍとなる。この高温高圧水素は、図１の矢印
Ｘで示すように逆止弁１２ａを開いて導管１３を通りガ
スタービン１８を駆動することでそのエネルギーが消費
され低圧化して１０ａｔｍ以下となり水素導管１６、逆
止弁１２ｅを通り容器３内の第１金属水素化物ＭＨ1 に
発熱的に吸蔵されＳＢ点状態になる。
サイクルにおいて加熱源５のボイラーにより熱媒オイル
を加熱しこの加熱オイルを容器１との間で循環させる。
すると容器１内の第２金属水素化物ＭＨ2 は加熱され、
ＳＡ点で示すように容器１内の水素は高温高圧化し１０
〜２０ａｔｍとなる。この高温高圧水素は、図１の矢印
Ｘで示すように逆止弁１２ａを開いて導管１３を通りガ
スタービン１８を駆動することでそのエネルギーが消費
され低圧化して１０ａｔｍ以下となり水素導管１６、逆
止弁１２ｅを通り容器３内の第１金属水素化物ＭＨ1 に
発熱的に吸蔵されＳＢ点状態になる。
【００１４】また熱駆動型冷熱発生装置では、第２サイ
クルにおいては、容器２内はその内部の金属水素化物Ｍ
Ｈ2 が放熱部６により常温に保持され常温低圧の状態に
あり、一方、容器４内はその内部の金属水素化物ＭＨ1
の水素平衡の高圧特性に起因して常温高圧の状態にあ
り、このため、図１の矢印Ｙで示すように容器４から容
器２に向かって水素の流れが生じ、この水素は容器４の
金属水素化物ＭＨ1 から吸熱的に発生し逆止弁１２ｈ、
水素導管１５及び逆止弁１２ｄを通って容器２内に流入
して金属水素化物ＭＨ2 に発熱的に吸蔵される。この際
に発生した吸熱による冷熱は高圧側切り替え手段１１の
切り替え状態により冷却負荷７に供給される。この時、
容器４の内部は金属水素化物ＭＨ1 の水素発生により高
圧のＳＤ状態に保持され、また容器２の内部はその金属
水素化物ＭＨ2 が放熱部６から放熱し続けるため前記Ｓ
Ｄ状態より低圧のＳＣ状態に保持される。この状態はこ
の第２サイクルの終了するまで継続する。
クルにおいては、容器２内はその内部の金属水素化物Ｍ
Ｈ2 が放熱部６により常温に保持され常温低圧の状態に
あり、一方、容器４内はその内部の金属水素化物ＭＨ1
の水素平衡の高圧特性に起因して常温高圧の状態にあ
り、このため、図１の矢印Ｙで示すように容器４から容
器２に向かって水素の流れが生じ、この水素は容器４の
金属水素化物ＭＨ1 から吸熱的に発生し逆止弁１２ｈ、
水素導管１５及び逆止弁１２ｄを通って容器２内に流入
して金属水素化物ＭＨ2 に発熱的に吸蔵される。この際
に発生した吸熱による冷熱は高圧側切り替え手段１１の
切り替え状態により冷却負荷７に供給される。この時、
容器４の内部は金属水素化物ＭＨ1 の水素発生により高
圧のＳＤ状態に保持され、また容器２の内部はその金属
水素化物ＭＨ2 が放熱部６から放熱し続けるため前記Ｓ
Ｄ状態より低圧のＳＣ状態に保持される。この状態はこ
の第２サイクルの終了するまで継続する。
【００１５】また熱駆動型冷熱発生装置では、前述の第
１サイクル及び第２サイクルの終了後に、前記切り替え
手段８，１１を切り替えることで、容器１と容器２を互
いに逆にして夫々放熱部６と加熱手段５に接続すると共
に、容器３と容器４を互いに逆にして夫々冷却負荷７と
放熱部６に接続し、斯る接続状態にて、図３の矢印Ｘ，
Ｙで示すように前述と同様な第１サイクル及び第２サイ
クルを繰り返すことで、連続的に冷熱及び発電が得られ
る。
１サイクル及び第２サイクルの終了後に、前記切り替え
手段８，１１を切り替えることで、容器１と容器２を互
いに逆にして夫々放熱部６と加熱手段５に接続すると共
に、容器３と容器４を互いに逆にして夫々冷却負荷７と
放熱部６に接続し、斯る接続状態にて、図３の矢印Ｘ，
Ｙで示すように前述と同様な第１サイクル及び第２サイ
クルを繰り返すことで、連続的に冷熱及び発電が得られ
る。
【００１６】前記熱駆動型冷熱発生装置では、第２金属
水素化物ＭＨ2 の加熱源５の温度が過剰上昇した場合、
この加熱源５の過剰の熱エネルギーは水素ガス圧力のア
ップに転換されタービン１８の駆動力アップに有効利用
されるようになる。
水素化物ＭＨ2 の加熱源５の温度が過剰上昇した場合、
この加熱源５の過剰の熱エネルギーは水素ガス圧力のア
ップに転換されタービン１８の駆動力アップに有効利用
されるようになる。
【００１７】
【発明の効果】本発明によれば、第２金属水素化物の加
熱源の温度が過剰上昇した場合、この加熱源の過剰の熱
エネルギーは水素ガス圧力のアップに転換され発電用タ
ービンの駆動力アップに有効利用されるようになり、そ
の有効利用分だけ熱駆動型冷熱発生装置のエネルギー効
率を高め得る。
熱源の温度が過剰上昇した場合、この加熱源の過剰の熱
エネルギーは水素ガス圧力のアップに転換され発電用タ
ービンの駆動力アップに有効利用されるようになり、そ
の有効利用分だけ熱駆動型冷熱発生装置のエネルギー効
率を高め得る。
【図１】本発明の一実施例の構成図である。
【図２】同実施例の動作説明図である。
【図３】同実施例における後続のサイクルの動作説明図
である。
である。
【図４】従来例の構成図である。
１３ 導管 １６ 導管 １８ タービン １９ 発電機 ＭＨ1 第１金属水素化物 ＭＨ2 第２金属水素化物
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大隅 正人 守口市京阪本通２丁目13番地 三洋電機 株式会社内 (56)参考文献 特開 平１−224445（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−306367（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F25B 17/12
Claims (1)
- 【請求項１】 平衡水素圧力の高い第１金属水素化物と
該第１金属水素化物より平衡水素圧力の低い第２金属水
素化物を用い、第２金属水素化物から加熱により水素を
発生し、この発生水素を第１金属水素化物に発熱的に吸
蔵させる第１サイクルと、第１金属水素化物から吸熱的
に水素を放出し、この放出水素を第２金属水素化物に発
熱的に吸蔵させる第２サイクルを有し、第１金属水素化
物の水素放出に伴う吸熱を冷熱として利用してなるもの
であって、第２金属水素化物から発生した水素を第１金
属水素化物に案内する導管にタービンを介設し、このタ
ービンにより発電してなることを特徴とする熱駆動型冷
熱発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3082991A JP2840469B2 (ja) | 1991-02-26 | 1991-02-26 | 熱駆動型冷熱発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3082991A JP2840469B2 (ja) | 1991-02-26 | 1991-02-26 | 熱駆動型冷熱発生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04270872A JPH04270872A (ja) | 1992-09-28 |
| JP2840469B2 true JP2840469B2 (ja) | 1998-12-24 |
Family
ID=12314593
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3082991A Expired - Lifetime JP2840469B2 (ja) | 1991-02-26 | 1991-02-26 | 熱駆動型冷熱発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2840469B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008155543A2 (en) * | 2007-06-18 | 2008-12-24 | Thermal Energy Systems Ltd | Heat pump |
| EP3726124A1 (en) * | 2019-04-17 | 2020-10-21 | GRZ Technologies SA | Hydrogen storage system |
-
1991
- 1991-02-26 JP JP3082991A patent/JP2840469B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04270872A (ja) | 1992-09-28 |
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