JP3350445B2 - ヒートポンプ用水素吸蔵合金ユニット - Google Patents
ヒートポンプ用水素吸蔵合金ユニットInfo
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
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- Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、ヒートポンプシス
テムに用いられる水素吸蔵合金ユニットに関し、特に、
10atm以下の作動圧力かつ作動温度10〜100 ℃の温度範
囲にて２段式の高効率ヒートポンプシステムを効率良く
作動させることができる水素吸蔵合金ユニットについて
の提案である。
テムに用いられる水素吸蔵合金ユニットに関し、特に、
10atm以下の作動圧力かつ作動温度10〜100 ℃の温度範
囲にて２段式の高効率ヒートポンプシステムを効率良く
作動させることができる水素吸蔵合金ユニットについて
の提案である。
【０００２】
【従来の技術】水素平衡圧の異なる２種以上の水素吸蔵
合金を組み合わせることにより、水素吸蔵合金が水素を
吸蔵する際の発熱および水素を放出する際の吸熱を利用
して、温熱出力や冷熱出力を得るシステムが知られてい
る。
合金を組み合わせることにより、水素吸蔵合金が水素を
吸蔵する際の発熱および水素を放出する際の吸熱を利用
して、温熱出力や冷熱出力を得るシステムが知られてい
る。
【０００３】このシステムによれば、例えば、高温ガス
や温熱水等の供給熱源に、まず、上記組み合わせにかか
る合金のうちの水素平衡圧の低い水素吸蔵合金を接触さ
せ、該合金中に吸蔵されている水素を吸熱的に放出させ
る一方、この放出水素を、他の熱源（中温熱源）に接触
させた水素平衡圧の高い水素吸蔵合金に移動させて発熱
的に吸蔵させる。次に、この水素平衡圧の高い水素吸蔵
合金を他の熱源（低温熱媒）に接触させ、この合金から
吸熱的に水素を放出させることにより冷熱出力を得る一
方、この放出水素を水素平衡圧の低い水素吸蔵合金に移
動させて発熱的に吸蔵させることにより温熱出力を得る
ことができる。そして、このような吸熱−放熱サイクル
を繰り返すことで、排ガス等のもつエネルギーを冷房な
どの冷熱出力や暖房給湯などの温熱出力として利用する
ことができる。
や温熱水等の供給熱源に、まず、上記組み合わせにかか
る合金のうちの水素平衡圧の低い水素吸蔵合金を接触さ
せ、該合金中に吸蔵されている水素を吸熱的に放出させ
る一方、この放出水素を、他の熱源（中温熱源）に接触
させた水素平衡圧の高い水素吸蔵合金に移動させて発熱
的に吸蔵させる。次に、この水素平衡圧の高い水素吸蔵
合金を他の熱源（低温熱媒）に接触させ、この合金から
吸熱的に水素を放出させることにより冷熱出力を得る一
方、この放出水素を水素平衡圧の低い水素吸蔵合金に移
動させて発熱的に吸蔵させることにより温熱出力を得る
ことができる。そして、このような吸熱−放熱サイクル
を繰り返すことで、排ガス等のもつエネルギーを冷房な
どの冷熱出力や暖房給湯などの温熱出力として利用する
ことができる。
【０００４】このようなシステムとして、従来、特公昭
63−4112号公報や特公平１−14268号公報等に記載され
た技術が提案されている。特公昭63−4112号公報に記載
された技術は、給湯や冷暖房システムに用いて好適な
「金属水素化物装置」であって、「平衡分解圧の異なる
３種の金属水素化物を用い、平衡分解圧の異なる２種の
金属水素化物を充填した２個の密閉容器を水素が移動し
得るように連通して作動対となし、平衡分解圧の小さい
第一の金属水素化物を第一の作動対の一方の密閉容器に
充填し、平衡分解圧の次に小さい第二の金属水素化物を
作動対の一方の容器に充填し、平衡分解圧の大きい第三
の金属水素化物を第一および第二の作動対の残る密閉容
器に充填し、より高温の駆動熱源によって駆動される作
動対の金属水素化物量をより低温の駆動熱源によって駆
動される作動対の金属水素化物の充填量よりも多くした
こと」を主たる特徴とする。
63−4112号公報や特公平１−14268号公報等に記載され
た技術が提案されている。特公昭63−4112号公報に記載
された技術は、給湯や冷暖房システムに用いて好適な
「金属水素化物装置」であって、「平衡分解圧の異なる
３種の金属水素化物を用い、平衡分解圧の異なる２種の
金属水素化物を充填した２個の密閉容器を水素が移動し
得るように連通して作動対となし、平衡分解圧の小さい
第一の金属水素化物を第一の作動対の一方の密閉容器に
充填し、平衡分解圧の次に小さい第二の金属水素化物を
作動対の一方の容器に充填し、平衡分解圧の大きい第三
の金属水素化物を第一および第二の作動対の残る密閉容
器に充填し、より高温の駆動熱源によって駆動される作
動対の金属水素化物量をより低温の駆動熱源によって駆
動される作動対の金属水素化物の充填量よりも多くした
こと」を主たる特徴とする。
【０００５】また、特公平１−14268 号公報に記載され
た技術は、「高温発生方法」であって、「互いに異なる
水素平衡圧特性を有する３種の金属水素物または混合体
を使用し、最も高い水素平衡圧を示す金属水素化物を供
給熱源によって加熱し、放出された水素を最も低い水素
平衡圧を示す金属水素化物に吸収させて所望の高温を発
生させ、次いで、最も低い水素平衡圧を示す金属水素化
物を加熱し、放出された水素を中間の水素平衡圧を示す
金属水素化物に吸収させ、この金属水素化物に吸収させ
た水素を加熱することで放出させ、最も高い水素平衡圧
を示す金属水素化物に吸収させる、この過程をくりかえ
す高温発生方法」である。
た技術は、「高温発生方法」であって、「互いに異なる
水素平衡圧特性を有する３種の金属水素物または混合体
を使用し、最も高い水素平衡圧を示す金属水素化物を供
給熱源によって加熱し、放出された水素を最も低い水素
平衡圧を示す金属水素化物に吸収させて所望の高温を発
生させ、次いで、最も低い水素平衡圧を示す金属水素化
物を加熱し、放出された水素を中間の水素平衡圧を示す
金属水素化物に吸収させ、この金属水素化物に吸収させ
た水素を加熱することで放出させ、最も高い水素平衡圧
を示す金属水素化物に吸収させる、この過程をくりかえ
す高温発生方法」である。
【０００６】このような「金属水素化物装置」または
「高温発生方法」において好適に用いられる水素平衡圧
の異なる３種の金属水素化物として、特公昭63−4112号
公報では、LaNi4.75Al0.25、LaNi4.85Al0.15およびLaNi
5.4 からなる合金の組み合わせが開示され、特公平１−
14268 号公報では、 LaNi5−TiMn1.5 −MmNi5 の組み合
わせ、 LaNi4.7 Al0.3− MmNi4.5Al0.5 −Ti0.8Zr0.2Cr
0.8Mn1.8の組み合わせが開示されている。
「高温発生方法」において好適に用いられる水素平衡圧
の異なる３種の金属水素化物として、特公昭63−4112号
公報では、LaNi4.75Al0.25、LaNi4.85Al0.15およびLaNi
5.4 からなる合金の組み合わせが開示され、特公平１−
14268 号公報では、 LaNi5−TiMn1.5 −MmNi5 の組み合
わせ、 LaNi4.7 Al0.3− MmNi4.5Al0.5 −Ti0.8Zr0.2Cr
0.8Mn1.8の組み合わせが開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】これらの従来技術のう
ち、上記特公平１−14268 号公報において開示された金
属水素化物の組合わせによれば、例えば、80℃程度の比
較的低い温度のエネルギーから 160℃程度の高温のエネ
ルギーを取り出すことができ、特にＴｉＭｎ1.5の水素
化物を組み合わせることで、40℃以下という低温熱源を
用いてＭｍＮｉ5合金を再生することができる。
ち、上記特公平１−14268 号公報において開示された金
属水素化物の組合わせによれば、例えば、80℃程度の比
較的低い温度のエネルギーから 160℃程度の高温のエネ
ルギーを取り出すことができ、特にＴｉＭｎ1.5の水素
化物を組み合わせることで、40℃以下という低温熱源を
用いてＭｍＮｉ5合金を再生することができる。
【０００８】しかしながら、このような高温発生方法に
おいては、30atm と４atm で水素の吸蔵放出が行われる
ような水素平衡圧が大きく異なる合金の組み合わせを採
用することから、システム設計の際に、合金のもつヒス
テリシス（水素吸蔵放出の際の圧力差）およびプラトー
を考慮する必要がないという利点がある反面、このよう
な合金の組み合わせでは、 100℃以下の低温熱源を利用
した冷暖房システムまたはヒートポンプシステムを設計
できないという課題があった。
おいては、30atm と４atm で水素の吸蔵放出が行われる
ような水素平衡圧が大きく異なる合金の組み合わせを採
用することから、システム設計の際に、合金のもつヒス
テリシス（水素吸蔵放出の際の圧力差）およびプラトー
を考慮する必要がないという利点がある反面、このよう
な合金の組み合わせでは、 100℃以下の低温熱源を利用
した冷暖房システムまたはヒートポンプシステムを設計
できないという課題があった。
【０００９】特に、水素平衡圧の異なる３種の合金を組
み合わせることにより、冷熱出力を２段階かつ高効率で
得る目的で設計する、いわゆる２段式のヒートポンプシ
ステムは、水素平衡圧の異なる２種の合金を組み合わせ
て一段で冷熱出力を得る方式のヒートポンプシステムに
比較して、水素平衡圧差の少ない合金を用いる必要性が
あり、上記従来技術にかかる合金の組み合わせでは対応
できない。
み合わせることにより、冷熱出力を２段階かつ高効率で
得る目的で設計する、いわゆる２段式のヒートポンプシ
ステムは、水素平衡圧の異なる２種の合金を組み合わせ
て一段で冷熱出力を得る方式のヒートポンプシステムに
比較して、水素平衡圧差の少ない合金を用いる必要性が
あり、上記従来技術にかかる合金の組み合わせでは対応
できない。
【００１０】これに対し、特公昭63−4112号公報に開示
の金属水素化物装置では、10atm 以下の作動圧力で水素
を吸蔵放出する合金を組み合わせて用いているため、低
温の熱源から冷熱出力または温熱出力を得ることができ
るが、この公報に開示されている合金の組み合わせは、
基本的に２種の合金の組み合わせであり（但し、３種の
合金を用いるのは成績係数を高める目的である）、組み
合わせられた２種の合金は、水素平衡圧差が大きな合金
の組み合わせである。
の金属水素化物装置では、10atm 以下の作動圧力で水素
を吸蔵放出する合金を組み合わせて用いているため、低
温の熱源から冷熱出力または温熱出力を得ることができ
るが、この公報に開示されている合金の組み合わせは、
基本的に２種の合金の組み合わせであり（但し、３種の
合金を用いるのは成績係数を高める目的である）、組み
合わせられた２種の合金は、水素平衡圧差が大きな合金
の組み合わせである。
【００１１】同公報の記載からは直接わからないが、一
般的に、ＬａＮｉ5.4 合金の水素平衡圧が５atm 程度で
あり、ＬａＮｉ4.75Ａｌ0.25の水素平衡圧が１atm 程度
であることを考慮すると、この公報に開示された金属水
素化物の組合わせは、上記特公昭63−4112号公報の技術
と同様に、冷熱出力または温熱出力を得るための合金の
組合わせを考えればヒステリシスやプラトーを考慮する
必要がない、合金の組み合わせであると考えられる。
般的に、ＬａＮｉ5.4 合金の水素平衡圧が５atm 程度で
あり、ＬａＮｉ4.75Ａｌ0.25の水素平衡圧が１atm 程度
であることを考慮すると、この公報に開示された金属水
素化物の組合わせは、上記特公昭63−4112号公報の技術
と同様に、冷熱出力または温熱出力を得るための合金の
組合わせを考えればヒステリシスやプラトーを考慮する
必要がない、合金の組み合わせであると考えられる。
【００１２】従って、この公報に開示された合金の組み
合わせでは、２段サイクルのような高効率ヒートポンプ
の合金として適用するには、水素吸蔵放出のための合金
の水素平衡圧差が確保できないという課題があった。
合わせでは、２段サイクルのような高効率ヒートポンプ
の合金として適用するには、水素吸蔵放出のための合金
の水素平衡圧差が確保できないという課題があった。
【００１３】本発明の目的は、２段サイクル式の高効率
ヒートポンプシステムを、 10atm以下の作動圧力かつ作
動温度10〜100 ℃の温度範囲にて効率良く作動させるこ
とができる水素吸蔵合金ユニットを提供することにあ
る。
ヒートポンプシステムを、 10atm以下の作動圧力かつ作
動温度10〜100 ℃の温度範囲にて効率良く作動させるこ
とができる水素吸蔵合金ユニットを提供することにあ
る。
【００１４】
【問題を解決する手段】発明者らは、上記目的の実現に
向け鋭意研究した。その結果、水素吸蔵合金ユニットと
して、互いに異なる水素平衡圧がいずれも10atm以下
で、かつ10〜100℃の温度範囲の熱源で作動する３種の
合金を採用し、より好ましくは、ヒステリシスおよびプ
ラトーの良好な３種の合金を組み合わせることにより、
高効率ヒートポンプを効率良く作動させることができる
ことを見出し、下記内容を要旨構成とする本発明の水素
吸蔵合金ユニットに想到した。 (1)すなわち、本発明のヒートポンプ用水素吸蔵合金ユ
ニットは、互いに異なる水素平衡圧特性を有する３種の
水素吸蔵合金を組み合わせて供給熱源から冷熱出力また
は温熱出力を得るヒートポンプシステムに用いる水素吸
蔵合金ユニットであって、最も高い水素平衡圧を示す高
圧側の合金、最も低い水素平衡圧を示す低圧側の合金お
よび中間の水素平衡圧を示す中圧側の合金が、それぞれ
下記一般式で示され、かつＭｎの原子配合比率ｂを低圧
側＞中圧側とした成分組成からなる合金であることを特
徴とする。記 〔高圧側の合金〕 一般式；MmNi (x-a-b) Co a Mn b ａ；0.3〜0.8より好ましくは0.4〜0.8、 ｂ；0.1〜0.6より好ましくは 0.1〜0.4、 ｘ；4.9〜5.1 〔中圧側の合金〕 一般式；MmNi (x-a-b-c) Co a Mn b Al c ａ；0.3〜0.8より好ましくは0.4〜0.8、 ｂ；0.1〜0.6より好ましくは0.1〜0.4、 ｃ；0.05〜0.2より好ましくは0.05〜0.1、 ｘ；4.9〜5.1、ｂ／ｃ＝1.0〜8.0 〔低圧側の合金〕 一般式；MmNi (x-a-b-c) Co a Mn b Al c ａ；0.3〜0.8より好ましくは0.4〜0.8、 ｂ；0.1〜0.6より好ましくは 0.1〜0.4、 ｃ；0.05〜0.2より好ましくは0.05〜0.1、 ｘ；4.9〜5.1、 ｂ／ｃ＝1.0〜8.0
向け鋭意研究した。その結果、水素吸蔵合金ユニットと
して、互いに異なる水素平衡圧がいずれも10atm以下
で、かつ10〜100℃の温度範囲の熱源で作動する３種の
合金を採用し、より好ましくは、ヒステリシスおよびプ
ラトーの良好な３種の合金を組み合わせることにより、
高効率ヒートポンプを効率良く作動させることができる
ことを見出し、下記内容を要旨構成とする本発明の水素
吸蔵合金ユニットに想到した。 (1)すなわち、本発明のヒートポンプ用水素吸蔵合金ユ
ニットは、互いに異なる水素平衡圧特性を有する３種の
水素吸蔵合金を組み合わせて供給熱源から冷熱出力また
は温熱出力を得るヒートポンプシステムに用いる水素吸
蔵合金ユニットであって、最も高い水素平衡圧を示す高
圧側の合金、最も低い水素平衡圧を示す低圧側の合金お
よび中間の水素平衡圧を示す中圧側の合金が、それぞれ
下記一般式で示され、かつＭｎの原子配合比率ｂを低圧
側＞中圧側とした成分組成からなる合金であることを特
徴とする。記 〔高圧側の合金〕 一般式；MmNi (x-a-b) Co a Mn b ａ；0.3〜0.8より好ましくは0.4〜0.8、 ｂ；0.1〜0.6より好ましくは 0.1〜0.4、 ｘ；4.9〜5.1 〔中圧側の合金〕 一般式；MmNi (x-a-b-c) Co a Mn b Al c ａ；0.3〜0.8より好ましくは0.4〜0.8、 ｂ；0.1〜0.6より好ましくは0.1〜0.4、 ｃ；0.05〜0.2より好ましくは0.05〜0.1、 ｘ；4.9〜5.1、ｂ／ｃ＝1.0〜8.0 〔低圧側の合金〕 一般式；MmNi (x-a-b-c) Co a Mn b Al c ａ；0.3〜0.8より好ましくは0.4〜0.8、 ｂ；0.1〜0.6より好ましくは 0.1〜0.4、 ｃ；0.05〜0.2より好ましくは0.05〜0.1、 ｘ；4.9〜5.1、 ｂ／ｃ＝1.0〜8.0
【００１５】
【００１６】(2) 本発明のヒートポンプ用水素吸蔵合
金ユニットは、互いに異なる水素平衡圧特性を有する３
種の水素吸蔵合金を組み合わせて供給熱源から冷熱出力
または温熱出力を得るヒートポンプシステムに用いる水
素吸蔵合金ユニットであって、最も高い水素平衡圧を示
す高圧側の合金、最も低い水素平衡圧を示す低圧側の合
金および中間の水素平衡圧を示す中圧側の合金がいずれ
も、下記一般式からなる同一種の合金であり、これらの
合金の水素平衡圧は、その合金を構成するＭｎの配合原
子比率を高圧側≦中圧側＜低圧側の順に変動させること
により調整し、かつこれらの合金のヒステリシスおよび
プラトーは、その合金を構成するＡｌの配合原子比率を
高圧側＞中圧側＞低圧側の順に変動させることにより、
各合金のヒステリシスを0.3以下、プラトーを0.6以下に
調整したことを特徴とする。記 〔高圧側の合金〕 一般式；MmNi (x-a-b-c) Co a Mn b Al c ａ；0.3〜0.8より好ましくは0.4〜0.8、 ｂ；0.1〜0.6より好ましくは0.1〜0.5、 ｃ；0.05〜0.2より好ましくは0.05〜0.1、 ｘ；4.9〜5.1、 ｂ／ｃ＝1.0〜8.0 〔中圧側の合金〕 一般式；MmNi (x-a-b-c) Co a Mn b Al c ａ；0.3〜0.8より好ましくは0.4〜0.8、 ｂ；0.1〜0.6より好ましくは0.1〜0.5、 ｃ；0.05〜0.2より好ましくは0.05〜0.1、 ｘ；4.9〜5.1、ｂ／ｃ＝1.0〜8.0 〔低圧側の合金〕 一般式；MmNi (x-a-b-c) Co a Mn b Al c ａ；0.3〜0.8より好ましくは0.4〜0.8、 ｂ；0.1〜0.6より好ましくは0.1〜0.5、 ｃ；0.05〜0.2より好ましくは0.05〜0.1、 ｘ；4.9〜5.1、 ｂ／ｃ＝1.0〜8.0
金ユニットは、互いに異なる水素平衡圧特性を有する３
種の水素吸蔵合金を組み合わせて供給熱源から冷熱出力
または温熱出力を得るヒートポンプシステムに用いる水
素吸蔵合金ユニットであって、最も高い水素平衡圧を示
す高圧側の合金、最も低い水素平衡圧を示す低圧側の合
金および中間の水素平衡圧を示す中圧側の合金がいずれ
も、下記一般式からなる同一種の合金であり、これらの
合金の水素平衡圧は、その合金を構成するＭｎの配合原
子比率を高圧側≦中圧側＜低圧側の順に変動させること
により調整し、かつこれらの合金のヒステリシスおよび
プラトーは、その合金を構成するＡｌの配合原子比率を
高圧側＞中圧側＞低圧側の順に変動させることにより、
各合金のヒステリシスを0.3以下、プラトーを0.6以下に
調整したことを特徴とする。記 〔高圧側の合金〕 一般式；MmNi (x-a-b-c) Co a Mn b Al c ａ；0.3〜0.8より好ましくは0.4〜0.8、 ｂ；0.1〜0.6より好ましくは0.1〜0.5、 ｃ；0.05〜0.2より好ましくは0.05〜0.1、 ｘ；4.9〜5.1、 ｂ／ｃ＝1.0〜8.0 〔中圧側の合金〕 一般式；MmNi (x-a-b-c) Co a Mn b Al c ａ；0.3〜0.8より好ましくは0.4〜0.8、 ｂ；0.1〜0.6より好ましくは0.1〜0.5、 ｃ；0.05〜0.2より好ましくは0.05〜0.1、 ｘ；4.9〜5.1、ｂ／ｃ＝1.0〜8.0 〔低圧側の合金〕 一般式；MmNi (x-a-b-c) Co a Mn b Al c ａ；0.3〜0.8より好ましくは0.4〜0.8、 ｂ；0.1〜0.6より好ましくは0.1〜0.5、 ｃ；0.05〜0.2より好ましくは0.05〜0.1、 ｘ；4.9〜5.1、 ｂ／ｃ＝1.0〜8.0
【００１７】
【００１８】なお、上記(1)または(2)に記載の水素吸蔵
合金ユニットは、作動圧力10atm以下かつ作動温度10〜1
00℃の２段式の高効率ヒートポンプシステムに好適に用
いられる。また本発明において、Ｍｍはミッシュメタル
を意味する。ヒステリシスは、プラトー領域の吸蔵側と
放出側の圧力の差を意味し、式ln（Pa／Pd）で表され、
プラトーは、プラトー領域の傾きを意味し、式ln（Pd(H
/M0.5)／Pd(H/M0.3)）／（0.5−0.3）で表される。
合金ユニットは、作動圧力10atm以下かつ作動温度10〜1
00℃の２段式の高効率ヒートポンプシステムに好適に用
いられる。また本発明において、Ｍｍはミッシュメタル
を意味する。ヒステリシスは、プラトー領域の吸蔵側と
放出側の圧力の差を意味し、式ln（Pa／Pd）で表され、
プラトーは、プラトー領域の傾きを意味し、式ln（Pd(H
/M0.5)／Pd(H/M0.3)）／（0.5−0.3）で表される。
【００１９】
【発明の実施の形態】本発明の水素吸蔵合金ユニット
は、互いに異なる水素平衡圧特性を有する３種の水素吸
蔵合金の組み合わせとして、一般式がＭｍＮｉ(x-a-b)
Ｃｏa Ｍｎb またはＭｍＮｉ(x-a-b-c) Ｃｏa Ｍｎb Ａ
ｌc で示される合金を用いて構成され、特に水素平衡圧
が高圧側の合金としてヒステリシスおよびプラトーの良
好な合金を用いている点に特徴がある。
は、互いに異なる水素平衡圧特性を有する３種の水素吸
蔵合金の組み合わせとして、一般式がＭｍＮｉ(x-a-b)
Ｃｏa Ｍｎb またはＭｍＮｉ(x-a-b-c) Ｃｏa Ｍｎb Ａ
ｌc で示される合金を用いて構成され、特に水素平衡圧
が高圧側の合金としてヒステリシスおよびプラトーの良
好な合金を用いている点に特徴がある。
【００２０】このような構成にした本発明の水素吸蔵合
金ユニットによれば、冷熱出力および温熱出力を１段の
処理で得る、いわゆる１段式のヒートポンプの場合に
は、利用する熱源の温度が比較的近い温度であっても当
該熱源を利用して冷熱出力および温熱出力を得ることが
でき、特に、２段式の高効率ヒートポンプの場合には、
高圧側、中圧側および低圧側の合金の水素平衡圧力差が
小さくても供給熱源から効率よく熱エネルギーを得るこ
とができる。
金ユニットによれば、冷熱出力および温熱出力を１段の
処理で得る、いわゆる１段式のヒートポンプの場合に
は、利用する熱源の温度が比較的近い温度であっても当
該熱源を利用して冷熱出力および温熱出力を得ることが
でき、特に、２段式の高効率ヒートポンプの場合には、
高圧側、中圧側および低圧側の合金の水素平衡圧力差が
小さくても供給熱源から効率よく熱エネルギーを得るこ
とができる。
【００２１】以下、本発明の水素吸蔵合金ユニットを２
段式のヒートポンプに適用した場合の放熱−吸熱サイク
ルを図１に従って説明する。なお、図１は、熱サイクル
を説明するための水素平衡圧特性を示すグラフである。
この図において、点線は、吸蔵側の水素平衡圧特性を示
し、実線は、放出側の水素平衡圧特性を示す。また、縦
軸は水素平衡圧であり、横軸は絶対温度の逆数を表した
ものである。Ａ合金は、最も高い水素平衡圧を示すＭｍ
ＮｉＣｏ0.6Ｍｎ0.25の成分組成からなる高圧側の合金
であり、Ｂ合金は、ＭｍＮｉＣｏ0.6Ｍｎ0.25Ａｌ0.1
の成分組成からなる中圧側の合金であり、Ｃ合金は、最
も低い水素平衡圧を示すＭｍＮｉＣｏ0.6 Ｍｎ0.37Ａｌ
0.09の成分組成からなる低圧側の合金であり、かつ予め
水素が吸蔵された合金である。また、図２は、２段式の
ヒートポンプに適用した本発明（実施例１）の水素吸蔵
合金ユニットを構成する高圧側の合金（Ａ合金）、中圧
側の合金（Ｂ合金）および低圧側の合金（Ｃ合金）の28
℃でのＰＣＴ曲線（圧力組成等温線）を示すグラフであ
る。この図から明らかなように、本発明の水素吸蔵合金
ユニットは、ヒステリシスとプラトーが共に小さい３種
の合金を選択的に組合わせて構成されている。
段式のヒートポンプに適用した場合の放熱−吸熱サイク
ルを図１に従って説明する。なお、図１は、熱サイクル
を説明するための水素平衡圧特性を示すグラフである。
この図において、点線は、吸蔵側の水素平衡圧特性を示
し、実線は、放出側の水素平衡圧特性を示す。また、縦
軸は水素平衡圧であり、横軸は絶対温度の逆数を表した
ものである。Ａ合金は、最も高い水素平衡圧を示すＭｍ
ＮｉＣｏ0.6Ｍｎ0.25の成分組成からなる高圧側の合金
であり、Ｂ合金は、ＭｍＮｉＣｏ0.6Ｍｎ0.25Ａｌ0.1
の成分組成からなる中圧側の合金であり、Ｃ合金は、最
も低い水素平衡圧を示すＭｍＮｉＣｏ0.6 Ｍｎ0.37Ａｌ
0.09の成分組成からなる低圧側の合金であり、かつ予め
水素が吸蔵された合金である。また、図２は、２段式の
ヒートポンプに適用した本発明（実施例１）の水素吸蔵
合金ユニットを構成する高圧側の合金（Ａ合金）、中圧
側の合金（Ｂ合金）および低圧側の合金（Ｃ合金）の28
℃でのＰＣＴ曲線（圧力組成等温線）を示すグラフであ
る。この図から明らかなように、本発明の水素吸蔵合金
ユニットは、ヒステリシスとプラトーが共に小さい３種
の合金を選択的に組合わせて構成されている。
【００２２】まず、予め水素が吸蔵されたＣ合金を80℃
に加熱するとその合金の水素平衡圧が9.7atm（図１）
になり、Ａ合金の温度を28℃に冷却するとその合金の水
素吸蔵圧が９atm （図１）になり、Ｃ合金からＡ合金
に水素が移動する。次いで、Ａ合金の温度を13℃にして
Ｂ合金を28℃の温度に作用させると、Ａ合金の水素平衡
圧が５atm （図１）、Ｂ合金の水素吸蔵圧が3.5atm
（図１）になり、水素は、Ａ合金からＢ合金に移動す
る。この時、Ａ合金は、水素を放出する際に生じる吸熱
作用により、接触している熱媒から熱を奪ってその温度
を下げるので、その熱媒において冷熱出力を得ることが
できる。
に加熱するとその合金の水素平衡圧が9.7atm（図１）
になり、Ａ合金の温度を28℃に冷却するとその合金の水
素吸蔵圧が９atm （図１）になり、Ｃ合金からＡ合金
に水素が移動する。次いで、Ａ合金の温度を13℃にして
Ｂ合金を28℃の温度に作用させると、Ａ合金の水素平衡
圧が５atm （図１）、Ｂ合金の水素吸蔵圧が3.5atm
（図１）になり、水素は、Ａ合金からＢ合金に移動す
る。この時、Ａ合金は、水素を放出する際に生じる吸熱
作用により、接触している熱媒から熱を奪ってその温度
を下げるので、その熱媒において冷熱出力を得ることが
できる。
【００２３】次に、Ｂ合金の温度を13℃にしてＣ合金の
温度を28℃にすると、Ｂ合金の水素平衡圧力が1.5atm
（図１）になり、Ｃ合金の水素吸蔵圧力が1.0atm（図
１）になり、水素は、Ｂ合金からＣ合金に移動する。
この時、Ｂ合金は、水素を放出する際に生じる吸熱作用
により、接触している熱媒から熱を奪ってその温度を下
げるので、その熱媒において冷熱出力が得られると同時
に、Ｃ合金に再び水素が吸蔵されＣ合金が再生される。
温度を28℃にすると、Ｂ合金の水素平衡圧力が1.5atm
（図１）になり、Ｃ合金の水素吸蔵圧力が1.0atm（図
１）になり、水素は、Ｂ合金からＣ合金に移動する。
この時、Ｂ合金は、水素を放出する際に生じる吸熱作用
により、接触している熱媒から熱を奪ってその温度を下
げるので、その熱媒において冷熱出力が得られると同時
に、Ｃ合金に再び水素が吸蔵されＣ合金が再生される。
【００２４】このような２段式ヒートポンプの熱サイク
ルにおいて、水素吸蔵合金ユニットを構成する各合金の
ヒステリシスが 0.3よりも大きいと、図１および図１
の水素吸蔵圧力がそれぞれ図１および図１の水素
平衡圧力に近づきすぎるかあるいは超えてしまい、水素
の移動がスムーズに行われなくなり、ヒートポンプが駆
動しないか、駆動しても十分な冷熱出力が得られなくな
る。また、プラトーが 1.0よりも大きいと、有効利用水
素量が少なくなり水素吸蔵合金の利用効率が低下してし
まう。
ルにおいて、水素吸蔵合金ユニットを構成する各合金の
ヒステリシスが 0.3よりも大きいと、図１および図１
の水素吸蔵圧力がそれぞれ図１および図１の水素
平衡圧力に近づきすぎるかあるいは超えてしまい、水素
の移動がスムーズに行われなくなり、ヒートポンプが駆
動しないか、駆動しても十分な冷熱出力が得られなくな
る。また、プラトーが 1.0よりも大きいと、有効利用水
素量が少なくなり水素吸蔵合金の利用効率が低下してし
まう。
【００２５】そこで、本発明の水素吸蔵合金ユニットで
は、作動最高圧力が高圧ガス規制法の 10atm以下でかつ
常圧の温水（100 ℃以下）を熱源として動作させるとい
う基本設計思想において、ヒステリシスが小さく、かつ
プラトーが小さい水素吸蔵合金を用いる必要がある。そ
のための水素吸蔵合金として、本発明では、最も高い水
素平衡圧を示す高圧側の合金が、一般式；ＭｍＮｉ
(x-a-b) Ｃｏa Ｍｎb からなる合金であり、最も低い水
素平衡圧を示す低圧側の合金および中間の水素平衡圧を
示す中圧側の合金が、一般式；ＭｍＮｉ(x-a-b-c) Ｃｏ
a Ｍｎb Ａｌc で示され、かつＭｎの配合原子比率ｂを
低圧側＞中圧側とした成分組成からなる合金を用いてい
る。特に、最も高い水素平衡圧を示す高圧側の合金、最
も低い水素平衡圧を示す低圧側の合金および中間の水素
平衡圧を示す中圧側の合金がいずれも、一般式；ＭｍＮ
ｉ(x-a-b-c) Ｃｏa Ｍｎb Ａｌc （ａ；0.3 〜0.8 、
ｂ；0.1 〜0.6 、ｃ；0.05〜0.2 、ｘ；4.9 〜5.1 ）か
らなる同一種の合金の場合には、これらの合金の水素平
衡圧を、その合金を構成するＭｎの配合原子比率を高圧
側≦中圧側＜低圧側の順に変動させることにより調整
し、かつこれらの合金のヒステリシスおよびプラトー
を、その合金を構成するＡｌの配合原子比率を高圧側＞
中圧側＞低圧側の順に変動させることにより、各合金の
ヒステリシスを0.3 以下、プラトーを0.6 以下に調整し
たものを用いる。
は、作動最高圧力が高圧ガス規制法の 10atm以下でかつ
常圧の温水（100 ℃以下）を熱源として動作させるとい
う基本設計思想において、ヒステリシスが小さく、かつ
プラトーが小さい水素吸蔵合金を用いる必要がある。そ
のための水素吸蔵合金として、本発明では、最も高い水
素平衡圧を示す高圧側の合金が、一般式；ＭｍＮｉ
(x-a-b) Ｃｏa Ｍｎb からなる合金であり、最も低い水
素平衡圧を示す低圧側の合金および中間の水素平衡圧を
示す中圧側の合金が、一般式；ＭｍＮｉ(x-a-b-c) Ｃｏ
a Ｍｎb Ａｌc で示され、かつＭｎの配合原子比率ｂを
低圧側＞中圧側とした成分組成からなる合金を用いてい
る。特に、最も高い水素平衡圧を示す高圧側の合金、最
も低い水素平衡圧を示す低圧側の合金および中間の水素
平衡圧を示す中圧側の合金がいずれも、一般式；ＭｍＮ
ｉ(x-a-b-c) Ｃｏa Ｍｎb Ａｌc （ａ；0.3 〜0.8 、
ｂ；0.1 〜0.6 、ｃ；0.05〜0.2 、ｘ；4.9 〜5.1 ）か
らなる同一種の合金の場合には、これらの合金の水素平
衡圧を、その合金を構成するＭｎの配合原子比率を高圧
側≦中圧側＜低圧側の順に変動させることにより調整
し、かつこれらの合金のヒステリシスおよびプラトー
を、その合金を構成するＡｌの配合原子比率を高圧側＞
中圧側＞低圧側の順に変動させることにより、各合金の
ヒステリシスを0.3 以下、プラトーを0.6 以下に調整し
たものを用いる。
【００２６】さらに、上記成分組成からなる水素吸蔵合
金の好ましい構成は、下記のとおりである。すなわち、
ＭｍＮｉ(x-a-b-c) Ｃｏa Ｍｎb Ａｌc の合金におい
て、配合原子比率ａを 0.3〜0.8 より好ましくは 0.4〜
0.8 とし、配合原子比率ｂを 0.1〜0.6 より好ましくは
0.1〜0.5 とし、配合原子比率ｃを０〜0.2 より好まし
くは0.05〜0.1 とし、ｘの値を 4.9〜5.1 の範囲内と
し、かつａを一定の組成に固定したときの、図１のＢ合
金（中圧側の合金）およびＣ合金（低圧側の合金）にお
けるｂ／ｃを 1.0〜8.0 とし、Ａ合金（高圧側の合金）
におけるＡｌを不可避的不純物量かあるいはｂ／ｃを
1.0〜8.0 の比率内でコントロールすることがより好ま
しい構成である。これにより、水素吸蔵合金ユニットを
構成する各合金は、ヒステリシスが 0.3以下になり、か
つ水素平衡圧のコントロールが容易になる。なお、Ｍｍ
Ｎｉx 系の合金において、ＮｉをＣｏ，Ｍｎ，Ａｌと置
換したＭｍＮｉ(x-a-b-c) Ｃｏa Ｍｎb Ａｌc は、上述
のように、配合原子比率ａを 0.3〜0.8 好ましくは 0.4
〜0.8 、配合原子比率ｂを 0.1〜0.6 好ましくは 0.1〜
0.5、配合原子比率ｃを０〜0.2 好ましくは0.05〜0.1
、ｘの値を 4.9〜5.1 の範囲内とすることにより、図
２に示すような３種類の合金のヒステリシスおよびプラ
トーが小さくなる。
金の好ましい構成は、下記のとおりである。すなわち、
ＭｍＮｉ(x-a-b-c) Ｃｏa Ｍｎb Ａｌc の合金におい
て、配合原子比率ａを 0.3〜0.8 より好ましくは 0.4〜
0.8 とし、配合原子比率ｂを 0.1〜0.6 より好ましくは
0.1〜0.5 とし、配合原子比率ｃを０〜0.2 より好まし
くは0.05〜0.1 とし、ｘの値を 4.9〜5.1 の範囲内と
し、かつａを一定の組成に固定したときの、図１のＢ合
金（中圧側の合金）およびＣ合金（低圧側の合金）にお
けるｂ／ｃを 1.0〜8.0 とし、Ａ合金（高圧側の合金）
におけるＡｌを不可避的不純物量かあるいはｂ／ｃを
1.0〜8.0 の比率内でコントロールすることがより好ま
しい構成である。これにより、水素吸蔵合金ユニットを
構成する各合金は、ヒステリシスが 0.3以下になり、か
つ水素平衡圧のコントロールが容易になる。なお、Ｍｍ
Ｎｉx 系の合金において、ＮｉをＣｏ，Ｍｎ，Ａｌと置
換したＭｍＮｉ(x-a-b-c) Ｃｏa Ｍｎb Ａｌc は、上述
のように、配合原子比率ａを 0.3〜0.8 好ましくは 0.4
〜0.8 、配合原子比率ｂを 0.1〜0.6 好ましくは 0.1〜
0.5、配合原子比率ｃを０〜0.2 好ましくは0.05〜0.1
、ｘの値を 4.9〜5.1 の範囲内とすることにより、図
２に示すような３種類の合金のヒステリシスおよびプラ
トーが小さくなる。
【００２７】このような構成とすることにより、10atm
以下の作動最高圧力でも、図１のＡ合金の放出圧力とＢ
合金の吸蔵圧力間、Ｂ合金の放出圧力とＣ合金の吸蔵圧
力間、Ｃ合金の放出圧力とＡ合金の吸蔵圧力間での水素
の圧力差を大きくとることができる。
以下の作動最高圧力でも、図１のＡ合金の放出圧力とＢ
合金の吸蔵圧力間、Ｂ合金の放出圧力とＣ合金の吸蔵圧
力間、Ｃ合金の放出圧力とＡ合金の吸蔵圧力間での水素
の圧力差を大きくとることができる。
【００２８】ここで、Ｃｏの配合原子比率を 0.3〜0.8
とするのは、0.3 より小さいとヒステリシスが大きくな
り、0.8 よりも大きいとプラトーが大きくなり好ましく
ないからである。特に、同じ成分系の合金を使用して、
Ｃｏの配合原子比率を上記範囲内で固定し、ＡｌとＭｎ
の比率を変化させることにより、ヒートポンプとして作
動させる合金の組合せ（設計）が容易になる。つまり、
ａを配合原子比率で 0.3〜0.8 、ｂを配合原子比率で
0.1〜0.6 、ｃを配合原子比率で０〜0.2 、ｘの値を 4.
9〜5.1 の範囲内とし、かつａを一定の組成に固定した
ときの、図１のＢ合金（中圧側の合金）およびＣ合金
（低圧側の合金）におけるｂ／ｃを 1.0〜8.0 とし、Ａ
合金（高圧側の合金）におけるＡｌを不可避的不純物量
かあるいはｂ／ｃを 1.0〜8.0 の比率内でコントロール
することによって、作動最高圧力 10atm以下、作動温度
100℃以下の２段式ヒートポンプのシステムに適した水
素吸蔵合金になる。
とするのは、0.3 より小さいとヒステリシスが大きくな
り、0.8 よりも大きいとプラトーが大きくなり好ましく
ないからである。特に、同じ成分系の合金を使用して、
Ｃｏの配合原子比率を上記範囲内で固定し、ＡｌとＭｎ
の比率を変化させることにより、ヒートポンプとして作
動させる合金の組合せ（設計）が容易になる。つまり、
ａを配合原子比率で 0.3〜0.8 、ｂを配合原子比率で
0.1〜0.6 、ｃを配合原子比率で０〜0.2 、ｘの値を 4.
9〜5.1 の範囲内とし、かつａを一定の組成に固定した
ときの、図１のＢ合金（中圧側の合金）およびＣ合金
（低圧側の合金）におけるｂ／ｃを 1.0〜8.0 とし、Ａ
合金（高圧側の合金）におけるＡｌを不可避的不純物量
かあるいはｂ／ｃを 1.0〜8.0 の比率内でコントロール
することによって、作動最高圧力 10atm以下、作動温度
100℃以下の２段式ヒートポンプのシステムに適した水
素吸蔵合金になる。
【００２９】従って、ＭｍＮｉ(x-a-b-c) Ｃｏa Ｍｎb
Ａｌc 合金において、ａおよびｂ／ｃ比をコントロール
することによって、ヒステリシスを小さくし、かつｂ／
ｃ比によりプラトー圧力をコントロールし、ヒートポン
プの設計を容易にすることが可能となる。
Ａｌc 合金において、ａおよびｂ／ｃ比をコントロール
することによって、ヒステリシスを小さくし、かつｂ／
ｃ比によりプラトー圧力をコントロールし、ヒートポン
プの設計を容易にすることが可能となる。
【００３０】なお、成分組成および配合原子比率を上記
範囲とするのは、上記範囲を逸脱すると、作動最高圧力
10atm以下、作動温度 100℃以下で２段式ヒートポンプ
を作動することができなくなるからである。
範囲とするのは、上記範囲を逸脱すると、作動最高圧力
10atm以下、作動温度 100℃以下で２段式ヒートポンプ
を作動することができなくなるからである。
【００３１】
【実施例】（実施例１）表１の実施例１に示すように、
ｘ値を5.0 、Coを配合原子比率ａで 0.6、Mnを配合原子
比率ｂで0.25〜0.37、Alを配合原子比率ｃで0.09〜0.1
あるいは不可避的不純物とし、Alの配合原子比率ｃが0.
09〜0.1 のときのｂ／ｃを 2.5〜4.1 に調整した組成を
有するＡ，Ｂ，Ｃの各水素吸蔵合金を、Ａｒ雰囲気下の
高周波誘導溶解炉で溶製した。このＡ，Ｂ，Ｃの各水素
吸蔵合金を組み合わせて、図１に示すような２段式ヒー
トポンプのシステムに用いる水素吸蔵合金ユニットを作
製し、80、28、13℃の熱媒によりヒートポンプを駆動さ
せたところ、そのヒートポンプシステムは良好に作動し
冷熱出力を得ることができた。
ｘ値を5.0 、Coを配合原子比率ａで 0.6、Mnを配合原子
比率ｂで0.25〜0.37、Alを配合原子比率ｃで0.09〜0.1
あるいは不可避的不純物とし、Alの配合原子比率ｃが0.
09〜0.1 のときのｂ／ｃを 2.5〜4.1 に調整した組成を
有するＡ，Ｂ，Ｃの各水素吸蔵合金を、Ａｒ雰囲気下の
高周波誘導溶解炉で溶製した。このＡ，Ｂ，Ｃの各水素
吸蔵合金を組み合わせて、図１に示すような２段式ヒー
トポンプのシステムに用いる水素吸蔵合金ユニットを作
製し、80、28、13℃の熱媒によりヒートポンプを駆動さ
せたところ、そのヒートポンプシステムは良好に作動し
冷熱出力を得ることができた。
【００３２】（実施例２）表１の実施例２に示すよう
に、ｘ値を5.1 、Coを配合原子比率ａで 0.4、Mnを配合
原子比率ｂで0.19〜0.45、Alを配合原子比率ｃで 0.1〜
0.12とし、このときのｂ／ｃを1.58〜4.5 に調整した組
成を有するＡ，Ｂ，Ｃの各水素吸蔵合金を、Ａｒ雰囲気
下の高周波誘導溶解炉で溶製した。このＡ，Ｂ，Ｃの各
水素吸蔵合金を組み合わせて、図１に示すような２段式
ヒートポンプのシステムに用いる水素吸蔵合金ユニット
を作製し、80、28、13℃の熱媒によりヒートポンプを駆
動させたところ、そのヒートポンプシステムは良好に作
動し冷熱出力を得ることができた。
に、ｘ値を5.1 、Coを配合原子比率ａで 0.4、Mnを配合
原子比率ｂで0.19〜0.45、Alを配合原子比率ｃで 0.1〜
0.12とし、このときのｂ／ｃを1.58〜4.5 に調整した組
成を有するＡ，Ｂ，Ｃの各水素吸蔵合金を、Ａｒ雰囲気
下の高周波誘導溶解炉で溶製した。このＡ，Ｂ，Ｃの各
水素吸蔵合金を組み合わせて、図１に示すような２段式
ヒートポンプのシステムに用いる水素吸蔵合金ユニット
を作製し、80、28、13℃の熱媒によりヒートポンプを駆
動させたところ、そのヒートポンプシステムは良好に作
動し冷熱出力を得ることができた。
【００３３】（実施例３）表１の実施例３に示すよう
に、ｘ値を5.0 、Coを配合原子比率ａで 0.8、Mnを配合
原子比率ｂで0.11〜0.46、Alを配合原子比率ｃで0.06〜
0.11とし、このときのｂ／ｃを 1.0〜6.67に調整した組
成を有するＡ，Ｂ，Ｃの各水素吸蔵合金を、Ａｒ雰囲気
下の高周波誘導溶解炉で溶製した。このＡ，Ｂ，Ｃの各
水素吸蔵合金を組み合わせて、図１に示すような２段式
ヒートポンプのシステムに用いる水素吸蔵合金ユニット
を作製し、90、28、13℃の熱媒によりヒートポンプを駆
動させたところ、そのヒートポンプシステムは良好に作
動し冷熱出力を得ることができた。
に、ｘ値を5.0 、Coを配合原子比率ａで 0.8、Mnを配合
原子比率ｂで0.11〜0.46、Alを配合原子比率ｃで0.06〜
0.11とし、このときのｂ／ｃを 1.0〜6.67に調整した組
成を有するＡ，Ｂ，Ｃの各水素吸蔵合金を、Ａｒ雰囲気
下の高周波誘導溶解炉で溶製した。このＡ，Ｂ，Ｃの各
水素吸蔵合金を組み合わせて、図１に示すような２段式
ヒートポンプのシステムに用いる水素吸蔵合金ユニット
を作製し、90、28、13℃の熱媒によりヒートポンプを駆
動させたところ、そのヒートポンプシステムは良好に作
動し冷熱出力を得ることができた。
【００３４】（実施例４）表１の実施例４に示すよう
に、ｘ値を4.9 、Coを配合原子比率ａで 0.7、Mnを配合
原子比率ｂで0.08〜0.34、Alを配合原子比率ｃで0.05〜
0.07とし、このときのｂ／ｃを1.14〜6.80に調整した組
成を有するＡ，Ｂ，Ｃの各水素吸蔵合金を、Ａｒ雰囲気
下の高周波誘導溶解炉で溶製した。このＡ，Ｂ，Ｃの各
水素吸蔵合金を組み合わせて、図１に示すような２段式
ヒートポンプのシステムに用いる水素吸蔵合金ユニット
を作製し、90、28、13℃の熱媒によりヒートポンプを駆
動させたところ、そのヒートポンプシステムは良好に作
動し冷熱出力を得ることができた。
に、ｘ値を4.9 、Coを配合原子比率ａで 0.7、Mnを配合
原子比率ｂで0.08〜0.34、Alを配合原子比率ｃで0.05〜
0.07とし、このときのｂ／ｃを1.14〜6.80に調整した組
成を有するＡ，Ｂ，Ｃの各水素吸蔵合金を、Ａｒ雰囲気
下の高周波誘導溶解炉で溶製した。このＡ，Ｂ，Ｃの各
水素吸蔵合金を組み合わせて、図１に示すような２段式
ヒートポンプのシステムに用いる水素吸蔵合金ユニット
を作製し、90、28、13℃の熱媒によりヒートポンプを駆
動させたところ、そのヒートポンプシステムは良好に作
動し冷熱出力を得ることができた。
【００３５】（比較例１）表１の比較例１に示すよう
に、ｘ値を4.9 、Coを配合原子比率ａで 0.1、Mnを配合
原子比率ｂで0.07〜0.36、Alを配合原子比率ｃで0.05〜
0.1 とし、このときのｂ／ｃを0.70〜7.20に調整した組
成を有するＡ，Ｂ，Ｃの各水素吸蔵合金を、Ａｒ雰囲気
下の高周波誘導溶解炉で溶製した。このＡ，Ｂ，Ｃの各
水素吸蔵合金を組み合わせて、図１に示すような２段式
ヒートポンプのシステムに用いる水素吸蔵合金ユニット
を作製し、90、28、13℃の熱媒によりヒートポンプを駆
動させようとしたが、ヒートポンプはうまく作動しなか
った。
に、ｘ値を4.9 、Coを配合原子比率ａで 0.1、Mnを配合
原子比率ｂで0.07〜0.36、Alを配合原子比率ｃで0.05〜
0.1 とし、このときのｂ／ｃを0.70〜7.20に調整した組
成を有するＡ，Ｂ，Ｃの各水素吸蔵合金を、Ａｒ雰囲気
下の高周波誘導溶解炉で溶製した。このＡ，Ｂ，Ｃの各
水素吸蔵合金を組み合わせて、図１に示すような２段式
ヒートポンプのシステムに用いる水素吸蔵合金ユニット
を作製し、90、28、13℃の熱媒によりヒートポンプを駆
動させようとしたが、ヒートポンプはうまく作動しなか
った。
【００３６】（比較例２）表１の比較例２に示すよう
に、ｘ値を5.0 、Coを配合原子比率ａで 0.9、Mnを配合
原子比率ｂで0.24〜0.33、Alを配合原子比率ｃで 0.1〜
0.11とし、このときのｂ／ｃを 2.4〜3.0 に調整した組
成を有するＡ，Ｂ，Ｃの各水素吸蔵合金を、Ａｒ雰囲気
下の高周波誘導溶解炉で溶製した。このＡ，Ｂ，Ｃの各
水素吸蔵合金を組み合わせて、図１に示すような２段式
ヒートポンプのシステムに用いる水素吸蔵合金ユニット
を作製し、90、28、13℃の熱媒によりヒートポンプを駆
動させようとしたが、ヒートポンプはうまく作動しなか
った。
に、ｘ値を5.0 、Coを配合原子比率ａで 0.9、Mnを配合
原子比率ｂで0.24〜0.33、Alを配合原子比率ｃで 0.1〜
0.11とし、このときのｂ／ｃを 2.4〜3.0 に調整した組
成を有するＡ，Ｂ，Ｃの各水素吸蔵合金を、Ａｒ雰囲気
下の高周波誘導溶解炉で溶製した。このＡ，Ｂ，Ｃの各
水素吸蔵合金を組み合わせて、図１に示すような２段式
ヒートポンプのシステムに用いる水素吸蔵合金ユニット
を作製し、90、28、13℃の熱媒によりヒートポンプを駆
動させようとしたが、ヒートポンプはうまく作動しなか
った。
【００３７】（比較例３）表１の比較例３に示すよう
に、ｘ値を 5.1〜5.2 、Coを配合原子比率ａで 0.9、Mn
を配合原子比率ｂで 0.2〜0.41、Alを配合原子比率ｃで
0.11〜0.15とし、このときのｂ／ｃを1.33〜3.73に調整
した組成を有するＡ，Ｂ，Ｃの各水素吸蔵合金を、Ａｒ
雰囲気下の高周波誘導溶解炉で溶製した。このＡ，Ｂ，
Ｃの各水素吸蔵合金を組み合わせて、図１に示すような
２段式ヒートポンプのシステムに用いる水素吸蔵合金ユ
ニットを作製し、90、28、13℃の熱媒によりヒートポン
プを駆動させようとしたが、ヒートポンプはうまく作動
しなかった。
に、ｘ値を 5.1〜5.2 、Coを配合原子比率ａで 0.9、Mn
を配合原子比率ｂで 0.2〜0.41、Alを配合原子比率ｃで
0.11〜0.15とし、このときのｂ／ｃを1.33〜3.73に調整
した組成を有するＡ，Ｂ，Ｃの各水素吸蔵合金を、Ａｒ
雰囲気下の高周波誘導溶解炉で溶製した。このＡ，Ｂ，
Ｃの各水素吸蔵合金を組み合わせて、図１に示すような
２段式ヒートポンプのシステムに用いる水素吸蔵合金ユ
ニットを作製し、90、28、13℃の熱媒によりヒートポン
プを駆動させようとしたが、ヒートポンプはうまく作動
しなかった。
【００３８】
【表１】
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように本発明の水素吸蔵合
金ユニットによれば、水素平衡圧のコントロールが容易
になり、しかも、作動最高圧力が高圧ガス規制法の10at
m 以下でかつ 100℃以下の温度にて、２段式ヒートポン
プを効率良く作動させることができる。
金ユニットによれば、水素平衡圧のコントロールが容易
になり、しかも、作動最高圧力が高圧ガス規制法の10at
m 以下でかつ 100℃以下の温度にて、２段式ヒートポン
プを効率良く作動させることができる。
【図１】本発明の水素吸蔵合金ユニットを用いた熱サイ
クルを説明するための水素平衡圧特性を示すグラフであ
る。
クルを説明するための水素平衡圧特性を示すグラフであ
る。
【図２】図１におけるＡ合金、Ｂ合金およびＣ合金のＰ
ＣＴ図を示すグラフである。
ＣＴ図を示すグラフである。
フロントページの続き (72)発明者 遠藤 孝志 茨城県つくば市東光台５丁目９番６号 日本重化学工業株式会社 筑波研究所内 (56)参考文献 特開 昭57−19347（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−63670（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−35002（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−55985（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C22C 19/00 C09K 5/00
Claims (3)
- 【請求項１】 互いに異なる水素平衡圧特性を有する３
種の水素吸蔵合金を組み合わせて供給熱源から冷熱出力
または温熱出力を得るヒートポンプシステムに用いる水
素吸蔵合金ユニットであって、最も高い水素平衡圧を示
す高圧側の合金、最も低い水素平衡圧を示す低圧側の合
金および中間の水素平衡圧を示す中圧側の合金が、それ
ぞれ下記一般式で示され、かつMnの配合原子比率ｂを低
圧側＞中圧側とした成分組成からなる合金であることを
特徴とするヒートポンプ用水素吸蔵合金ユニット。記 〔高圧側の合金〕 一般式；MmNi (x-a-b) Co a Mn b ａ；0.3〜0.8、ｂ；0.1〜0.6、x；4.9〜5.1 〔中圧側の合金〕 一般式；MmNi (x-a-b-c) Co a Mn b Al c ａ；0.3〜0.8、ｂ；0.1〜0.6、ｃ；0.05〜0.2、x；4.9
〜5.1 ｂ／ｃ＝1.0〜8.0 〔低圧側の合金〕 一般式；MmNi (x-a-b-c) Co a Mn b Al c ａ；0.3〜0.8、ｂ；0.1〜0.6、ｃ；0.05〜0.2、x；4.9
〜5.1 ｂ／ｃ＝1.0〜8.0 - 【請求項２】 互いに異なる水素平衡圧特性を有する３
種の水素吸蔵合金を組み合わせて供給熱源から冷熱出力
または温熱出力を得るヒートポンプシステムに用いる水
素吸蔵合金ユニットであって、最も高い水素平衡圧を示
す高圧側の合金、最も低い水素平衡圧を示す低圧側の合
金および中間の水素平衡圧を示す中圧側の合金がいずれ
も、下記一般式からなる同一種の合金であり、これらの
合金の水素平衡圧は、その合金を構成するMnの配合原子
比率を高圧側≦中圧側＜低圧側の順に変動させることに
より調整し、かつこれらの合金のヒステリシスおよびプ
ラトーは、その合金を構成するAlの配合原子比率を高圧
側＞中圧側＞低圧側の順に変動させることにより、各合
金のヒステリシスを0.3以下、プラトーを0.6以下に調整
したことを特徴とするヒートポンプ用水素吸蔵合金ユニ
ット。記 〔高圧側の合金〕 一般式；MmNi (x-a-b-c) Co a Mn b Al c ａ；0.3〜0.8、ｂ；0.1〜0.6、ｃ；0.05〜0.2、x；4.9
〜5.1 ｂ／ｃ＝ 1.0〜8.0 〔中圧側の合金〕 一般式；MmNi (x-a-b-c) Co a Mn b Al c ａ；0.3〜0.8、ｂ；0.1〜0.6、ｃ；0.05〜0.2、ｘ；4.9
〜5.1 ｂ／ｃ＝1.0〜8.0 〔低圧側の合金〕 一般式；MmNi (x-a-b-c) Co a Mn b Al c ａ；0.3〜0.8、ｂ；0.1〜0.6、ｃ；0.05〜0.2、ｘ；4.9
〜5.1 ｂ／ｃ＝1.0〜8.0 - 【請求項３】 作動圧力10atm以下かつ作動温度10〜100
℃の２段式の高効率ヒートポンプシステムに用いられる
ことを特徴とする請求項１および２に記載の水素吸蔵合
金ユニット
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12696898A JP3350445B2 (ja) | 1998-05-11 | 1998-05-11 | ヒートポンプ用水素吸蔵合金ユニット |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12696898A JP3350445B2 (ja) | 1998-05-11 | 1998-05-11 | ヒートポンプ用水素吸蔵合金ユニット |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11323466A JPH11323466A (ja) | 1999-11-26 |
| JP3350445B2 true JP3350445B2 (ja) | 2002-11-25 |
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ID=14948364
Family Applications (1)
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| JP12696898A Expired - Fee Related JP3350445B2 (ja) | 1998-05-11 | 1998-05-11 | ヒートポンプ用水素吸蔵合金ユニット |
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|---|---|
| JP (1) | JP3350445B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7387712B2 (en) | 2002-10-17 | 2008-06-17 | Carnegie Mellon University | Catalytic process for the treatment of organic compounds |
| US7157401B2 (en) * | 2002-10-17 | 2007-01-02 | Carnegie Mellon University | Catalyst for the treatment of organic compounds |
| US20050274065A1 (en) | 2004-06-15 | 2005-12-15 | Carnegie Mellon University | Methods for producing biodiesel |
-
1998
- 1998-05-11 JP JP12696898A patent/JP3350445B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH11323466A (ja) | 1999-11-26 |
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