JP3734984B2 - Heat utilization system using hydrogen storage alloy - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水素吸蔵合金の水素の吸蔵と放出とを繰り返して行わせ、水素の放出時に生じる吸熱作用を利用して冷熱出力を得る水素吸蔵合金を利用した熱利用システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
水素吸蔵合金を利用して冷熱出力を得る熱利用システムは、まず、同一平衡水素圧で水素平衡温度が高い水素吸蔵合金である高温合金を封入する容器に、内圧を水素放出圧より高く保つための加熱用熱媒体を供給し、且つ高温合金に比較して同一平衡水素圧で水素平衡温度が低い水素吸蔵合金である低温合金を封入する容器に、内圧を水素放出圧より低く保つための放熱用熱媒体を供給し、高温合金から低温合金に水素を駆動する水素駆動行程を行わせる。次に、高温合金を封入する容器に、内圧を水素放出圧より低く保つための放熱用熱媒体を供給し、且つ低温合金を封入する容器に、内圧を水素放出圧より高く保つための冷熱出力用熱媒体を供給し、低温合金から高温合金に水素を移動させる冷熱出力行程を行わせる。そして、上記の水素駆動行程と冷熱出力行程とによるサイクルを繰り返し、冷熱出力用熱媒体から冷熱を得る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記のサイクルでは、水素駆動行程時において、高温合金を封入する容器に加熱用熱媒体の供給を開始する時期と、低温合金を封入する容器に放熱用熱媒体の供給を開始する時期とが、同時であった。
しかし、水素駆動行程の前は、冷熱出力行程であったため、加熱用熱媒体と放熱用熱媒体の供給を開始した直後は、高温合金を封入する容器の内圧が低く、逆に低温合金を封入する容器の内圧が高い状態である。この高低の状態が入れ代わってから、高温合金が水素を放出し、低温合金が水素を吸蔵する状態に移行するものであるが、高低の状態が入れ代わるのに時間がかかるため、水素駆動行程に時間を要してしまう。特に、水素放出側の高温合金は、水素の放出に伴って温度低下する傾向を有し、逆に水素吸蔵側の低温合金は、水素の吸蔵に伴って発熱する傾向を有するため、高低の状態が入れ代わっても、水素の移動が緩慢に開始されることになり、水素移動に時間を要してしまう。
【0004】
また、従来の冷熱出力行程時は、高温合金を封入する容器に放熱用熱媒体の供給を開始する時期と、低温合金を封入する容器に冷熱出力用熱媒体の供給を開始する時期とが、同時であった。
しかし、冷熱出力行程の前は、水素駆動行程(または前段の冷熱出力行程)であったため、放熱用熱媒体と冷熱出力用熱媒体の供給を開始した直後は、高温合金を封入する容器の内圧が高く、逆に低温合金を封入する容器の内圧が低い状態である。この高低の状態が入れ代わってから、低温合金が水素を放出し、高温合金が水素を吸蔵する状態に移行するものであるが、高低の状態が入れ代わるのに時間がかかるため、冷熱出力行程に時間を要してしまう。特に、水素吸蔵側の高温合金は、水素の吸蔵に伴って発熱する傾向を有し、逆に水素放出側の低温合金は、水素の放出に伴って温度低下する傾向を有するため、高低の状態が入れ代わっても、水素の移動が緩慢に開始されることになり、冷熱出力に時間を要してしまう。
このように、水素駆動行程および冷熱出力行程において、高温合金を封入する容器内と低温合金を封入する容器内との圧力差が大きくないため、急速に水素移動を達成するのが困難であり、水素駆動および冷熱出力に時間を要し、結果的に冷却能力が低下する要因になっていた。
【0005】
【発明の目的】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的は、容器間で水素の移動を行う際に、水素の吸蔵を行う容器内と、水素の放出を行う容器内との圧力差を急激に大きくし、一定時間内における水素移動量を多くして冷却能力を向上できる水素吸蔵合金を利用した熱利用システムの提供にある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
〔請求項1の手段〕
水素吸蔵合金を利用した熱利用システムは、水素吸蔵合金の水素の放出時の吸熱を利用したものであって、
同一平衡水素圧で水素平衡温度が異なる複数種類の水素吸蔵合金をそれぞれ収容する複数の容器と、
これらの各容器を連通する水素通路と、
前記各容器に触れる熱媒体温度を変更して、前記各容器の間で水素の移動を行わせる熱媒体変更手段と、を備え、
前記熱媒体変更手段は、
同一平衡水素圧で水素平衡温度が高い水素吸蔵合金である高温合金を封入する容器に、内圧を水素放出圧より高く保つための加熱用熱媒体を供給し、且つ前記高温合金に比較して同一平衡水素圧で水素平衡温度が低い水素吸蔵合金である低温合金を封入する容器に、内圧を水素放出圧より低く保つための放熱用熱媒体を供給し、前記高温合金から前記低温合金に水素を駆動する水素駆動行程を行わせるとともに、
前記高温合金を封入する容器に、内圧を水素放出圧より低く保つための放熱用熱媒体を供給し、且つ前記低温合金を封入する容器に、内圧を水素放出圧より高く保つための冷熱出力用熱媒体を供給し、前記低温合金から前記高温合金に水素を移動させる冷熱出力行程を行わせるように設けられ、
前記高温合金を封入する容器および前記低温合金を封入する容器が設けられた熱交換器と、複数の熱媒体の供給および排出を行う分配器とが相対回転し、
前記熱交換器に設けられた給排穴と、前記分配器に設けられた給排穴との重なり具合により、前記各容器に触れる熱媒体温度を変更する熱交換ユニットであり、
前記水素駆動行程において、前記高温合金を封入する容器に加熱用熱媒体を供給し、その容器の内圧が前記低温合金を封入する容器の内圧よりも上昇した後に、前記低温合金を封入する容器に放熱用熱媒体を供給する手段は、
「回転の位相角をずらして設けた前記分配器の給排穴の構成」によりなされることを特徴とする。
【0007】
〔請求項2の手段〕
水素吸蔵合金を利用した熱利用システムは、水素吸蔵合金の水素の放出時の吸熱を利用したものであって、
同一平衡水素圧で水素平衡温度が異なる複数種類の水素吸蔵合金をそれぞれ収容する複数の容器と、
これらの各容器を連通する水素通路と、
前記各容器に触れる熱媒体温度を変更して、前記各容器の間で水素の移動を行わせる熱媒体変更手段と、を備え、
前記熱媒体変更手段は、
同一平衡水素圧で水素平衡温度が高い水素吸蔵合金である高温合金を封入する容器に、内圧を水素放出圧より高く保つための加熱用熱媒体を供給し、且つ前記高温合金に比較して同一平衡水素圧で水素平衡温度が低い水素吸蔵合金である低温合金を封入する容器に、内圧を水素放出圧より低く保つための放熱用熱媒体を供給し、前記高温合金から前記低温合金に水素を駆動する水素駆動行程を行わせるとともに、
前記高温合金を封入する容器に、内圧を水素放出圧より低く保つための放熱用熱媒体を供給し、且つ前記低温合金を封入する容器に、内圧を水素放出圧より高く保つための冷熱出力用熱媒体を供給し、前記低温合金から前記高温合金に水素を移動させる冷熱出力行程を行わせるように設けられ、
前記高温合金を封入する容器および前記低温合金を封入する容器が設けられた熱交換器と、複数の熱媒体の供給および排出を行う分配器とが相対回転し、
前記熱交換器に設けられた給排穴と、前記分配器に設けられた給排穴との重なり具合により、前記各容器に触れる熱媒体温度を変更する熱交換ユニットであり、
前記冷熱出力行程において、前記高温合金を封入する容器に放熱用熱媒体を供給し、その容器の内圧が前記低温合金を封入する容器の内圧よりも降下した後に、前記低温合金を封入する容器に冷熱出力用熱媒体を供給する手段は、
「回転の位相角をずらして設けた前記分配器の給排穴の構成」によりなされることを特徴とする。
【0008】
【発明の作用および効果】
〔請求項1の作用および効果〕
水素駆動行程では、まず、高温合金を封入する容器に加熱用熱媒体を供給する。これによって、低温合金を封入する容器の内圧より低かった高温合金を封入する容器の内圧が、低温合金を封入する容器の内圧より高くなる。このように、高温合金を封入する容器の内圧が低温合金を封入する容器の内圧よりも上昇した後に、低温合金を封入する容器に放熱用熱媒体を供給する。この時、すでに水素を放出する容器と、水素を吸蔵する容器との間の圧力差が大きくなっているため、高温合金が水素を放出して吸熱し、低温合金が水素を吸蔵して発熱しても、圧力差は大きく保たれ、結果的に従来に比較して急速に水素移動が行える。
つまり、水素駆動行程において、一定時間内における水素移動量が従来に比較して多くなり、結果的に冷却能力を向上できる。
【0009】
〔請求項2の作用および効果〕
冷熱出力行程では、まず、高温合金を封入する容器に放熱用熱媒体を供給する。これによって、低温合金を封入する容器の内圧より高かった高温合金を封入する容器の内圧が、低温合金を封入する容器の内圧より低くなる。このように、高温合金を封入する容器の内圧が低温合金を封入する容器の内圧よりも降下した後に、低温合金を封入する容器に冷熱出力用熱媒体を供給する。この時、すでに水素を放出する容器と、水素を吸蔵する容器との間の圧力差が大きくなっているため、高温合金が水素を吸蔵して発熱し、低温合金が水素を放出して吸熱しても、圧力差は大きく保たれ、結果的に従来に比較して急速に水素移動が行える。
つまり、冷熱出力行程において、一定時間内における水素移動量が従来に比較して多くなり、結果的に冷却能力を向上できる。
【0010】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を、実施例および変形例に基づき説明する。
〔実施例の構成〕
この実施例は、水素吸蔵合金を利用した熱利用システムを室内空調用の冷房に適用したもので、この冷房装置1を図1〜図13を用いて説明する。なお、本実施例の冷房装置1は、多段サイクルの一例として2段サイクルを用いたものである。
【0011】
冷房装置1の概略構成を図2を用いて説明する。冷房装置1は、水素吸蔵合金を用いた熱交換ユニット2と、水素吸蔵合金を加熱する加熱水(加熱用の熱媒体に相当する、本実施例では水)を作り出す燃焼装置3と、水素吸蔵合金を冷却させる放熱水(放熱用の熱媒体に相当する、本実施例では水)を放熱によって冷却する放熱水冷却手段4と、水素吸蔵合金の水素放出作用によって生じた吸熱によって冷却された冷熱出力水(冷熱出力用の熱媒体に相当する、本実施例では水)で室内を空調する室内空調機5と、搭載された各電気機能部品を制御する制御装置6とから構成される。
【0012】
なお、熱交換ユニット2、燃焼装置3、放熱水冷却手段4および制御装置6は、室外機7として室外に設置されるもので、室内には室内空調機5が配置される。また、本実施例に示す冷房装置1は、1つの室外機7に対して、複数の室内空調機5が接続可能な所謂マルチエアコンである。
【0013】
(熱交換ユニット2の説明)
熱交換ユニット2は、水素吸蔵合金と複数の熱媒体との熱交換を行う熱交換器8と、複数の熱媒体の供給および排出を行う分配器9とから構成される。この熱交換器8と分配器9とから第1、第2、第3容器S1 、S2 、S3 (後述する)に触れる熱媒体の種類を変更する熱媒体変更手段が構成される。なお、本実施例に示す熱交換器8は回転中心側に円筒穴8aを備えた円筒形状を呈するもので、水平方向に配置された円柱状の分配器9が前記円筒穴8a内に回動自在に挿入され、分配器9の周囲を回転するように設けられている(図2では便宜上、分配器9が垂直方向に配置された図を示す)。
【0014】
熱交換器8は、図3、図4に示すような、偏平でリング円盤形状を呈したリング円盤Rを多数積層したもので、1つのリング円盤Rは、内部に水素吸蔵合金を収納する偏平な合金収容室10{図5(a)のハッチング内参照、後述する第1〜第3容器S1 〜S3 }を複数放射状に配置し、積層方向の合金容器(合金収容室10を構成する容器)と合金容器との間に熱媒体通路11{図5(b)のハッチング内参照}を形成するものである。
【0015】
1つのリング円盤Rは、ステンレスあるいは銅など、水素透過の無い金属をプレス成形した一対のプレート12、13(図3参照)を対向して接合して構成されるもので、その一対のプレート12、13は、一方の面に合金収容室10形成用の窪みが形成され、他方の面に熱媒体通路11形成用の窪みが形成されたものである。
そして、熱交換器8は、図3に示すように一対のプレート12、13よりなるリング円盤Rを多数積層し、合金容器の外端に水素通路S4 を確保するための連結パイプS5 および端部閉塞蓋S6 を組付けるとともに、円筒穴8aの内周に分配器摺接シール用の円筒パイプS7 を組付け、真空ろう付けや溶接等の接合方法により接合したものである。
なお、円筒パイプS7 には、分配器9の外周面に形成された固定側給排穴A1 (後述する)から、熱交換器8内の各熱媒体通路11への熱媒体の供給と排出を行う回転側給排穴A2 (後述する)が形成されている。
【0016】
1つのリング円盤Rに形成される合金容器の数は、2段サイクルの場合は3×n(n=正の整数)であり、この実施例では、1つのリング円盤Rに6つの合金容器が形成される例を示す。なお、3段サイクルの場合は4×nである。
1つのリング円盤Rに形成される複数の合金容器は、円盤中心の周囲に巻付けられる形状で配置される。これによって、熱交換ユニット2の占めるスペース内における水素吸蔵合金の充填有効率が高くなり、結果的に熱交換ユニット2を小型化できる。
【0017】
多数のリング円盤Rを積層して構成される合金容器は、高温合金HMが封入された第1容器S1 、この第1容器S1 内に水素通路S4 を介して連通し、中温合金MMが封入された第2容器S2 、この第2容器S2 内に水素通路S4 を介して連通し、低温合金LMが封入された第3容器S3 に分類される。
【0018】
水素吸蔵合金は、水素平衡圧力が異なる3種を用いたもので、第1容器S1 内に封入される高温合金HMは同一平衡水素圧で水素平衡温度が最も高い高温度水素吸蔵合金の粉末であり、第2容器S2 内に封入される中温合金MMは中温度水素吸蔵合金の粉末であり、第3容器S3 内に封入される低温合金LMは同一平衡水素圧で水素平衡温度が最も低い低温度水素吸蔵合金の粉末である。
この関係を図6のPT冷凍サイクル線図を用いて説明すると、水素吸蔵合金の特性が、相対的に高温側(図示左側)にあるのが高温合金HM、低温側にあるのが低温合金LM、両者の中間にあるのが中温合金MMである。
なお、粉末状の各合金HM、MM、LMは、第1〜第3容器S1 〜S3 の内部に充填され、真空引きを行い、活性化処理を施し、水素を高圧充填した後、合金充填用開口部14を金属蓋(図示しない)で封止して封入されるものである。
【0019】
円筒状の熱交換器8は、円柱形状を呈する分配器9の周囲を回転するように設けられている。熱交換器8は、回転駆動手段(例えば、電動モータによって熱交換器8を直接的あるいはギヤやベルト等を介して間接的に回転駆動する手段)によって連続的に回転駆動されるものである。
【0020】
分配器9の構成を図7、図8に示す。分配器9は、第1〜第3容器S1 〜S3 に触れる熱媒体を切り換えて供給するもので、円筒状の熱交換器8が分配器9の周囲で回転することによって、各合金容器の間(積層方向の間)の各熱媒体通路11に供給される熱媒体が切り換えられ、水素通路S4 で連結される第1〜第3容器S1 〜S3 が水素駆動部α→第1冷熱出力部β→第2冷熱出力部γに移行する(図9参照)。
【0021】
水素駆動部αは第1容器S1 内の水素、および第2容器S2 内に残されている水素の一部を第3容器S3 内に移動させる部位である。
第1冷熱出力部βは第3容器S3 内に移動した水素を第2容器S2 に移動させる部位である。
第2冷熱出力部γは第2容器S2 内の水素および第3容器S3 内に残されている水素の一部を第1容器S1 に移動させる部位である。
なお、水素駆動部α、第1冷熱出力部β、第2冷熱出力部γは、略120°間隔に設けられたもので、分配器9の外周面に形成された各固定側給排穴A1 (後述する)の連通範囲によって区画されている。
【0022】
水素駆動部αは、第1容器S1 と接触する加熱水(例えば80℃ほど)が供給される第1加熱域α1 、第2容器S2 と接触する昇圧水(例えば56℃ほど)が供給される第2加熱補助域α2 、第3容器S3 と接触する放熱水(例えば28℃ほど)が供給される第3放熱域α3 を備える。
第1冷熱出力部βは、第1容器S1 と接触する昇圧水(例えば58℃ほど)が供給される第1水素移動制限域β1 、第2容器S2 と接触する放熱水(例えば28℃ほど)が供給される第2放熱域β2 、第3容器S3 と接触する冷熱出力水(例えば13℃ほど)が供給される第3冷熱出力域β3 を備える。
第2冷熱出力部γは、第1容器S1 と接触する放熱水(例えば28℃ほど)が供給される第1放熱域γ1 、第2容器S2 と接触する冷熱出力水(例えば13℃ほど)が供給される第2冷熱出力域γ2 、第3容器S3 と接触する冷熱出力水(例えば13℃ほど)が供給される第3冷熱出力補助域γ3 を備える。
【0023】
そして、回転駆動手段により熱交換器8が回転することにより、第1容器S1 の群が第1加熱域α1 →第1水素移動制限域β1 →第1放熱域γ1 を繰り返し、第2容器S2 の群が第2加熱補助域α2 →第2放熱域β2 →第2冷熱出力域γ2 を繰り返し、第3容器S3 の群が第3放熱域α3 →第3冷熱出力域β3 →第3冷熱出力補助域γ3 を繰り返す。
【0024】
次に、分配器9と熱交換器8との熱媒体の受渡しについて説明する。
分配器9は、図7に示すように、第1容器S1 の各間に形成される熱媒体通路11に熱媒体を給排するための第1ブロック9aと、第2容器S2 の各間に形成される熱媒体通路11に熱媒体を給排するための第2ブロック9bと、第3容器S3 の各間に形成される熱媒体通路11に熱媒体を給排するための第3ブロック9cとを備えるとともに、第1ブロック9aと第2ブロック9bの間に配置されて熱媒体の流れを120°捩じって変更する第1ジョイント9dと、第2ブロック9bと第3ブロック9cの間に配置されて熱媒体の流れを120°捩じって変更する第2ジョイント9eとから構成される。
【0025】
なお、この実施例の分配器9は、図8(b)に示すように、第1〜第3容器S1 〜S3 に直列的に熱媒体を供給する直列接続供給タイプを示すが、図8(a)に示すように、第1〜第3容器S1 〜S3 に並列的に熱媒体を供給する並列接続供給タイプを採用しても良い。
第1〜第3ブロック9a〜9cのそれぞれは、水素駆動部α、第1冷熱出力部β、第2冷熱出力部γに対応して配置されるもので、各部に応じて熱媒体の給排用の固定側給排穴A1 が形成されている。
【0026】
各固定側給排穴A1 を図7を用いて具体的に説明する。
第1ブロック9aには、第1加熱域α1 に移行した第1容器S1 間の熱媒体通路11に加熱水を給排するための固定側給排穴A1 、第1水素移動制限域β1 に移行した第1容器S1 間の熱媒体通路11に昇圧水を給排するための固定側給排穴A1 、第1放熱域γ1 に移行した第1容器S1 間の熱媒体通路11に放熱水を給排するための固定側給排穴A1 が形成されている。
第2ブロック9bには、第2加熱補助域α2 に移行した第2容器S2 間の熱媒体通路11に昇圧水を給排するための固定側給排穴A1 、第2放熱域β2 に移行した第2容器S2 間の熱媒体通路11に放熱水を給排するための固定側給排穴A1 、第2冷熱出力域γ2 に移行した第2容器S2 間の熱媒体通路11に冷熱出力水を給排するための固定側給排穴A1 が形成されている。
第3ブロック9cには、第3放熱域α3 に移行した第3容器S3 間の熱媒体通路11に放熱水を給排するための固定側給排穴A1 、第3冷熱出力域β3 に移行した第3容器S3 間の熱媒体通路11に冷熱出力水を給排するための固定側給排穴A1 、第3冷熱出力補助域γ3 に移行した第3容器S3 間の熱媒体通路11に冷熱出力水を給排するための固定側給排穴A1 が形成されている。
なお、各固定側給排穴A1 のそれぞれは、供給側と排出側が軸方向にずれて配置されている。
【0027】
熱交換器8の内周面には、上述したように、分配器摺接シール用の円筒パイプS7 が接合されており、この円筒パイプS7 には、分配器9の固定側給排穴A1 を介して熱媒体の給排を行う複数の回転側給排穴A2 が形成されている。
本実施例の熱交換器8は、合金容器が周方向に6つ形成されたリング円盤Rを軸方向に多数積層したものであるため、積層方向に隣接する第1容器S1 の群は、第1ブロック9aの周囲に周方向に6つ配置され、積層方向に隣接する第2容器S2 の群は、第2ブロック9bの周囲に周方向に6つ配置され、積層方向に隣接する第3容器S3 の群は、第3ブロック9cの周囲に周方向に6つ配置される。
このため、円筒パイプS7 には、第1容器S1 の6つの群のために供給側と排出側の合わせて12個の回転側給排穴A2 が形成されており、第2容器S2 の6つの群のために供給側と排出側の合わせて12個の回転側給排穴A2 が形成されており、第3容器S3 の6つの群のために供給側と排出側の合わせて12個の回転側給排穴A2 が形成されている。
なお、各回転側給排穴A2 のそれぞれは、供給側と排出側が軸方向(合金容器の積層方向)にずれて配置されている。
【0028】
上述したように、積層方向に隣接する合金容器と合金容器との間に熱媒体通路11が形成されており、合金容器には第1、第2、第3容器S1 、S2 、S3 のそれぞれの範囲内で積層方向に貫通する貫通穴A3 が設けられており、各熱媒体通路11は、貫通穴A3 を介して隣接する熱媒体通路11に連通している。
この実施例の熱交換器8は、円筒パイプS7 の回転側給排穴A2 の供給側から熱交換器8内に供給された熱媒体を、各熱媒体通路11に分配して供給する並列接続供給タイプを採用している。このため、各合金容器には、熱媒体供給用の貫通穴A3 と、熱媒体排出用の貫通穴A3 の両方が形成されている。なお、熱交換器8は、各合金容器に熱媒体供給用の貫通穴A3 と熱媒体排出用の貫通穴A3 の両方が形成されたリング円盤R1 {図10(a)参照}と、第1容器S1 の群と第2容器S2 の群との境界の仕切、及び第2容器S2 の群と第3容器S3 の群との境界の仕切に用いられ、各合金容器に貫通穴A3 のない仕切用のリング円盤R2 {図10(b)参照}とを組合わせて構成されるものである。
【0029】
熱交換器8内に供給された熱媒体の流れを図11を参照して説明する。
回転側給排穴A2 の供給側(図11の上方)から熱交換器8内に供給された熱媒体は、各熱媒体通路11を連通させる熱媒体供給用の貫通穴A3 を介して熱交換器の軸方向(図11の下方向)に流れ、その熱媒体供給用の貫通穴A3 から各熱媒体通路11に分配して供給される。
各熱媒体通路11を通過した熱媒体は、各熱媒体通路11を連通させる熱媒体排出用の貫通穴A3 にて収集されるとともに、その熱媒体排出用の貫通穴A3 を介して熱交換器8の軸方向(図11の下方向)に流れる。
そして、熱媒体排出用の貫通穴A3 によって、図11の下方に流れた熱媒体は、回転側給排穴A2 の排出側(図11の下方)から分配器9の固定側給排穴A1 (排出側)に排出される。
つまり、熱交換器8の各容器S1 、S2 、S3 内において、合金容器の積層方向に貫通して設けられた貫通穴A3 によって熱媒体は軸方向へ流れるため、熱交換器8の内周に設けられる回転側給排穴A2 の供給側と排出側とを軸方向にずらして配置することができる。
【0030】
分配器9と熱交換器8との熱媒体の受渡しについてさらに説明する。
熱媒体変更開始直後から合金間の水素放出と吸蔵の定常の反応が進行する初期段階のしばらくの間、サイクルによる水素放出側と水素吸蔵側との差圧がそのプロセスの定常の反応差圧より大きく確保できるように設けられる。
つまり、水素駆動部αでは、高温合金HMを封入する第1容器S1 に加熱用熱媒体である加熱水を供給し、その第1容器S1 の内圧が低温合金LMを封入する第3容器S3 の内圧よりも上昇した後に、低温合金LMを封入する第3容器S3 に放熱用熱媒体である放熱水を供給するように設けられる。
また、第1冷熱出力部βでは、高温側の水素吸蔵合金(中温合金MM)を封入する第2容器S2 に放熱用熱媒体である放熱水を供給し、その第2容器S2 の内圧が低温側の水素吸蔵合金(低温合金LM)を封入する第3容器S3 の内圧よりも降下した後に、低温側の水素吸蔵合金(低温合金LM)を封入する第3容器S3 に冷熱出力用熱媒体である冷熱出力水を供給するように設けられる。
さらに、第2冷熱出力部γでは、高温側の水素吸蔵合金(高温合金HM)を封入する第1容器S1 に放熱用熱媒体である放熱水を供給し、その第1容器S1 の内圧が低温側の水素吸蔵合金(中温合金MMおよび低温合金LM)を封入する第2容器S2 および第3容器S3 の内圧よりも降下した後に、低温側の水素吸蔵合金(中温合金MMおよび低温合金LM)を封入する第2容器S2 および第3容器S3 に冷熱出力用熱媒体である冷熱出力水を供給するように設けられる。
【0031】
上記を個別に説明する。
水素駆動部αでは、水素を吸蔵する第3容器S3 を冷やして内圧を下げた状態で、水素を放出する第1容器S1 を加熱して内圧を上げ、第1、第3容器S1 、S3 の圧力差を大きくするように設けられている。この実施例では、第3容器S3 は前行程の第2冷熱出力部γにおいて冷熱出力水に触れて充分に冷やされているのを利用する。つまり、すでに第3容器S3 は冷熱出力水で冷やされているため、水素駆動部αでは、先に第2容器S2 に昇圧水を供給し、所定時間F経過後に第1容器S1 に加熱水を供給し、所定時間E経過後に、第3容器S3 に放熱水を供給する。
なお、所定時間Fは、第2容器S2 に昇圧水の供給を開始してから、水素駆動部αにおいて第2容器S2 内の中温合金MMの温度が第1容器S1 内の高温合金HMが到達する水素放出圧に等しい水素圧に達する手前までの時間であり、所定時間Eは、第1容器S1 に加熱水の供給を開始してから、第3容器S3 の低温合金LMが高温合金HMの放出した水素を吸蔵して発熱反応を起こして温度上昇し、その温度が放熱水の温度に達する手前までの時間である。
【0032】
このように、水素駆動部αにおいては、第3容器S3 内の低温合金LMは、前行程の第2冷熱出力部γにおいて冷熱出力水に触れて充分に冷やされた温度状態のままであり、放熱水が供給される状態よりも水素吸蔵圧が低い。このような状態で第1容器S1 が加熱水で加熱されて、高温合金HMが水素を放出しても、圧力差は第3容器S3 に放熱水が供給される状態よりも大きく、高温合金HMから低温合金LMへの水素移動に都合が良い。つまり、高温合金HMが水素を放出し、低温合金LMが水素吸蔵を行って発熱反応を起こし始めた時、圧力差が大きく保たれ、効率良く水素移動が行われる。
【0033】
第1冷熱出力部βでは、水素を吸蔵する第2容器S2 を冷やして内圧を下げた状態で、水素を放出する第3容器S3 を温めて内圧の降下を防いで保持させ、第2、第3容器の圧力差を大きくするように設けられている。具体的には、先ず、第2容器S2 に放熱水を供給し、所定時間A経過後に第1容器S1 に昇圧水を供給し、所定時間B経過後に、第3容器S3 に冷熱出力水を供給する。
なお、所定時間Aは、第2容器S2 に放熱水の供給を開始して、第2容器S2 は前プロセスの水素駆動部αでは昇圧水による高温に達していたため冷却し、内部の中温合金MMが水素吸蔵圧に達するまでの時間である。第1容器S1 に昇圧水を供給するタイミングが、所定時間Aより速すぎると低温合金LMの放出する水素を高温合金HMが吸蔵する不具合が発生する。
また、所定時間Bは、第2容器S2 に放熱水の供給を開始してから、第2容器S2 の中温合金MMが水素を吸蔵し始め、低温合金LMが水素を放出して第3容器S3 は前プロセスの水素駆動部αでは放熱水により、出力温度より高温に達していたため低温合金LMの吸熱作用で冷却され、冷熱出力(例えば7℃)を可能とする温度(例えば7℃を下回る温度)に達するまでの時間である。
【0034】
この第1冷熱出力部βでは、まず第2容器S2 に放熱水を供給して中温合金MMを先に冷やし、水素吸蔵圧を低くする。このような状態での低温合金LMは、前行程の水素駆動部αにおいて放熱水によって冷やされた温度状態であり、冷却出力水が供給される状態よりは水素放出圧が高く、低温合金LMから中温合金MMへの水素移動に都合が良い。つまり、その後に第3容器S3 に冷熱出力水を供給して低温合金LMが水素を放出し、中温合金MMが水素吸蔵を行って発熱反応を起こし始めた時、圧力差が大きく保たれ、効率良く水素移動が行われる。
【0035】
第2冷熱出力部γでは、水素を吸蔵する第1容器S1 を冷やして内圧を下げた状態で、水素を放出する第2容器S2 を温めて内圧の降下を防いで保持させ、第1、第2容器S1 、S2 の圧力差を大きくするように設けられている。具体的には、先ず、第1容器S1 に放熱水を供給し、所定時間C経過後に第2容器S2 に冷熱出力水を供給し、所定時間D経過後に、第3容器S3 にも冷熱出力水を供給する。
なお、所定時間Cは、第1容器S1 に放熱水の供給を開始してから、第1容器S1 の高温合金HMが水素を吸蔵し始め、中温合金MMが水素を放出して第2容器S2 の表面温度が下がり、冷熱出力(例えば7℃)を可能とする温度(例えば7℃を下回る温度)に達するまでの時間である。
また、第3容器S3 は、前行程の第1冷熱出力部βにおいて既に冷熱出力温度に達しているため、所定時間Dは、第1容器S1 に放熱水の供給を開始して第1容器S1 内が第3容器S3 内と同圧に達するまでの時間である。
【0036】
この第2冷熱出力部γでは、まず第1容器S1 に放熱水を供給して高温合金HMを先に冷やし、水素吸蔵圧を低くする。このような状態での中温合金MMは、前行程の第1冷熱出力部βにおいて放熱水によって冷やされた温度状態であり、冷却出力水が供給される状態よりは水素放出圧が高く、中温合金MMから高温合金HMへの水素移動に都合が良い。つまり、その後に第2容器S2 に冷熱出力水を供給して中温合金MMが水素を放出し、高温合金HMが水素吸蔵を行って発熱反応を起こし始めたとき、圧力差が大きく保たれ、効率良く水素移動が行われる。
【0037】
なお、水素駆動部αでは、先に水素の放出に関与する水素吸蔵合金を封入する容器に内圧を水素放出圧より高く保つ熱媒体を供給し、その後、水素の吸蔵に関与する水素吸蔵合金を封入する容器に内圧を水素放出圧より低く保つ熱媒体をずらして供給し、第1冷熱出力部β、第2冷熱出力部γのそれぞれにおいて、先に、水素の吸蔵に関与する水素吸蔵合金を封入する容器に内圧を水素吸蔵圧より低く保つ熱媒体を供給し、その後、水素の放出に関与する水素吸蔵合金を封入する容器に内圧を水素放出圧より高く保つ熱媒体をずらして供給する手段として、この実施例では、図1に示すように、それぞれの水素駆動部α、第1冷熱出力部β、第2冷熱出力部γにおいて、最初に熱媒を供給する容器向の供給位置と、各時差を設けて供給する供給位置を示し、その位置のずれを回転の位相角として時間差により定めている。各位相角がそれぞれ上記で示した所定時間A〜Fに相当する。
【0038】
(燃焼装置3の説明)
本実施例の燃焼装置3は、燃料であるガスを燃焼して熱を発生させ、発生した熱によって加熱水を加熱するガス燃焼装置を用いたもので、ガスの燃焼を行うガスバーナ16、このガスバーナ16へガスの供給を行うガス量調節弁17およびガス開閉弁18を備えたガス供給回路19、ガスバーナ16へ燃焼用の空気を供給する燃焼ファン20、ガスの燃焼熱と加熱水とを熱交換する熱交換器21等から構成される。
そして、ガスバーナ16のガス燃焼で得られた熱で、加熱水を例えば80℃程に加熱し、加熱された加熱水を加熱水循環ポンプP1 を備えた加熱水循環路22を介して第1加熱域α1 に供給するものである。
【0039】
第2加熱補助域α2 と第1水素移動制限域β1 とに昇圧水を供給する昇圧水供給路15は、図1に示すように、加熱水循環路22から分岐したもので、オリフィス15Aによって流速を下げ、第1水素移動制限域β1 の昇圧水の温度を例えば58℃程(第1容器S1 内において高温合金HMが水素の吸蔵および放出を行わない温度)にするとともに、第2加熱補助域α2 の昇圧水の温度を例えば56℃程(第2容器S2 の内部を水素放出圧より高くして、中温合金MMが水素の放出を行う温度)にするものである。
【0040】
(室内空調機5の説明)
室内空調機5は、上述のように室内に配置されるもので、内部に室内熱交換器23、この室内熱交換器23に供給される冷熱出力水と室内空気とを強制的に熱交換し、熱交換後の空気を室内に吹き出させるための室内ファン24を備える。室内熱交換器23には、第3冷熱出力域β3 および第2冷熱出力域γ2 から供給される冷熱出力水を循環させる冷熱出力水循環路25が接続され、この冷熱出力水循環路25の途中(室外機7内)には、冷熱出力水を循環させる冷熱出力水ポンプP2 が設けられている。
【0041】
(放熱水冷却手段4の説明)
放熱水冷却手段4は、水冷開放型の冷却塔であり、この放熱水冷却手段4によって冷却された放熱水は、放熱水循環ポンプP3 を備えた放熱水循環路26によって第3放熱域α3 、第2放熱域β2 、第1放熱域γ1 に供給される。
放熱水冷却手段4は、第3放熱域α3 、第2放熱域β2 、第1放熱域γ1 を通過した放熱水を、上方から下方へ流し、流れている間に外気と熱交換して放熱するとともに、流れている間に一部蒸発させて、蒸発時に流れている放熱水から気化熱を奪い、流れている放熱水を冷却するものである。また、この放熱水冷却手段4は、図示しない放熱ファンを備え、この放熱ファンの生じる空気流によって放熱水の蒸発および冷却を促進するように設けられている。
なお、この実施例では、放熱水冷却手段4として水冷開放型の冷却塔を示すが、放熱水(放熱用の熱媒体)が空気に触れずに熱交換する水冷密閉型あるいは空冷密閉型の冷却手段を用いても良い。
【0042】
ここで、上記に示す加熱水循環路22、冷熱出力水循環路25および放熱水循環路26は、それぞれシスターンT1 、T2 、T3 を備えており、シスターンT1 、T2 、T3 内の水位が所定水位以下に低下すると、それぞれに設けられた給水バルブT4 、T5 、T6 が開き、給水管27から供給される水道水をシスターンT1 、T2 、T3 内に補充するように設けられている。
また、熱交換ユニット2の下部にはドレンパンPが配置され、熱交換ユニット2に発生したドレン水を排水管28から排水するように設けられている。なお、放熱水冷却手段4で溢れた水も排水管28から排水するように設けられている。
【0043】
(制御装置6の説明)
制御装置6は、室内空調機5に設けられたコントローラからの操作指示や、複数設けられた各センサの入力信号に応じて、上述の加熱水循環ポンプP1 、冷熱出力水ポンプP2 、放熱水循環ポンプP3 、給水バルブT4 、T5 、T6 、放熱水冷却手段4の放熱ファンなどの電気機能部品、および燃焼装置3の電気機能部品(図示しない点火装置、ガス量調節弁17、ガス開閉弁18、燃焼ファン20等)を制御するとともに、室内空調機5に室内ファン24の作動指示を与えるものである。
【0044】
(冷房運転の作動説明)
上記の冷房装置1による冷房運転の作動を、図6のPT冷凍サイクル線図を参照して説明する。
冷房運転が室内空調機5のコントローラによって指示されると、制御装置6によって、燃焼装置3、回転駆動手段、放熱ファンおよび加熱水循環ポンプP1 、冷熱出力水ポンプP2 、放熱水循環ポンプP3 が作動するとともに、冷房が指示された室内空調機5の室内ファン24をONする。
【0045】
回転駆動手段によって、熱交換器8が連続的に回転移動する。これによって、多数の合金容器が、水素駆動部α→第1冷熱出力部β→第2冷熱出力部γの順で移動する。
つまり、各第1容器S1 が第1加熱域α1 →第1水素移動制限域β1 →第1放熱域γ1 の順で移動し、各第2容器S2 が第2加熱補助域α2 →第2放熱域β2 →第2冷熱出力域γ2 の順で移動し、各第3容器S3 が第3放熱域α3 →第3冷熱出力域β3 →第3冷熱出力補助域γ3 の順で移動する。
【0046】
水素駆動部αへ移行すると、第1容器S1 が加熱水に触れ、第2容器S2 が昇圧水に触れ、第3容器S3 が放熱水に触れる。
第1容器S1 が加熱水(80℃)に触れることにより、第1容器S1 の内圧が上昇し、高温合金HMが水素を放出する。
第2容器S2 が昇圧水(56℃)に触れることにより、第2容器S2 の内圧が上昇し、中温合金MMが水素を放出する。
第3容器S3 が放熱水(28℃)に触れることにより、第3容器S3 の内圧が下がり、低温合金LMが水素を吸蔵する。
【0047】
このように、第1容器S1 が第1加熱域α1 で加熱水に触れ、第2容器S2 が第2加熱補助域α2 で昇圧水に触れ、第3容器S3 が第3放熱域α3 の放熱水に触れることにより、第1容器S1 内が80℃:1.0MPa、第2容器S2 内が56℃:1.0MPa、第3容器S3 内が28℃:0.9MPaとなり、第1容器S1 の高温合金HMが水素を放出(図6の▲1▼)するとともに、第2容器S2 の中温合金MMも少量の水素を放出(図6の▲1▼’)し、第3容器S3 の低温合金LMは高温、中温合金HM、MMから放出された水素を吸蔵する(図6の▲2▼)。
そして、水素駆動部αを通過すると、その後第1冷熱出力部βへ移動する。
【0048】
第1冷熱出力部βへ移行すると、第1容器S1 が昇圧水に触れ、第2容器S2 が放熱水に触れ、第3容器S3 が冷熱出力水に触れる。
第1容器S1 が昇圧水(58℃)に触れることにより、第1容器S1 の内圧が高温合金HMが水素の吸蔵および放出を行わない圧力に設定される。
第2容器S2 が放熱水(28℃)に触れることにより、第2容器S2 の内圧が下がり、中温合金MMが水素を吸蔵し、第3容器S3 の低温合金LMが水素を放出する。
低温合金LMが水素を放出するため、第3容器S3 内で吸熱が生じ、第3容器S3 に触れた冷熱出力水が例えば7℃に冷やされる。なお、低温合金LMは、冷熱出力水が13℃くらいでは、第3容器S3 の内圧が第2容器S2 の内圧より高くなるように設けられている。
【0049】
このように、第1容器S1 が第1水素移動制限域β1 で昇圧水に触れ、第2容器S2 が第2放熱域β2 で放熱水に触れ、第3容器S3 が第3冷熱出力域β3 の冷熱出力水に触れることにより、第1容器S1 内が58℃:0.5MPa、第2容器S2 内が28℃:0.4MPa、第3容器S3 内が13℃:0.5MPaとなり、第3容器S3 の低温合金LMが水素を放出(図6の▲3▼)し、第2容器S2 の中温合金MMが水素を吸蔵(図6の▲4▼)する。第3容器S3 の低温合金LMが水素を放出する際、吸熱作用により第3容器S3 に触れる冷熱出力水から熱を奪い冷熱出力水の温度を低下させる。なお、第1容器S1 は、昇圧水に触れて高温合金HMは水素の吸蔵および放出は行わない。
そして、第1冷熱出力部βを通過すると、その後第2冷熱出力部γへ移動する。
【0050】
第2冷熱出力部γへ移行すると、第1容器S1 が放熱水に触れ、第2容器S2 および第3容器S3 が冷熱出力水に触れる。
第1容器S1 が放熱水(28℃)に触れることにより、第1容器S1 の内圧が下がり、高温合金HMが水素を吸蔵する。
中温合金MMおよび低温合金LMが水素を放出するため、第2容器S2 および第3容器S3 内で吸熱が生じ、第2容器S2 および第3容器S3 に触れた冷熱出力水が例えば7℃に冷やされる。なお、中温合金MMも、冷熱出力水が13℃くらいでは、第2容器S2 の内圧が第1容器S1 の内圧より高くなるように設けられている。
【0051】
このように、第1容器S1 が第1放熱域γ1 で放熱水に触れることにより、第1容器S1 内が28℃:0.1MPa、第2容器S2 内が13℃:0.2MPa、第3容器S3 内が13℃:0.5MPaとなり、第2容器S2 の中温合金MMが水素を放出(図6の▲5▼)するとともに、第3容器S3 の低温合金LMも水素を放出(図6の▲3▼’)し、第1容器S1 の高温合金HMが水素を吸蔵する(図6の▲6▼)。第2容器S2 の中温合金MMおよび第3容器S3 の低温合金LMが水素を放出する際、吸熱作用により第2容器S2 および第3容器S3 に触れる冷熱出力水から熱を奪い冷熱出力水の温度を低下させる。
そして、第2冷熱出力部γを通過すると、その後水素駆動部αへ移動する。
【0052】
なお、熱交換ユニット2の第3冷熱出力域β3 、第2冷熱出力域γ2 および第3冷熱出力補助域γ3 で熱を奪われた低温の冷熱出力水は、冷熱出力水循環路25を介して室内空調機5の室内熱交換器23に供給されて、室内に吹き出される空気と熱交換されて室内を冷房する。
【0053】
〔実施例の効果〕
上記の実施例で示したように、水素駆動部αでは、まず、高温合金HMを封入する第1容器S1 に加熱水を供給する。これによって、低温合金LMを封入する第3容器S3 の内圧より低かった第1容器S1 の内圧が、第3容器S3 の内圧より高くなる。このように、第1容器S1 の内圧が第3容器S3 の内圧よりも上昇した後に、第3容器S3 に放熱水を供給する。この時、すでに水素を放出する第1容器S1 内と、水素を吸蔵する第3容器S3 内との間の圧力差が大きくなっているため、第1容器S1 内の高温合金HMが水素を放出して吸熱し、第3容器S3 内の低温合金LMが水素を吸蔵して発熱しても、圧力差は大きく保たれ、結果的に従来に比較して急速に水素移動が行える。
【0054】
また、第1冷熱出力部βでは、まず、中温合金MMを封入する第2容器S2 に放熱水を供給する。これによって、低温合金LMを封入する第3容器S3 の内圧より高かった第2容器S2 の内圧が、第3容器S3 の内圧より低くなる。このように、第2容器S2 の内圧が第3容器S3 の内圧よりも降下した後に、第3容器S3 に冷熱出力水を供給する。この時、すでに水素を放出する第3容器S3 内と、水素を吸蔵する第2容器S2 内との間の圧力差が大きくなっているため、第3容器S3 内の低温合金LMが水素を放出して吸熱し、第2容器S2 内の中温合金MMが水素を吸蔵して発熱しても、圧力差は大きく保たれ、結果的に従来に比較して急速に水素移動が行える。
【0055】
さらに、第2冷熱出力部γでは、まず、高温合金HMを封入する第1容器S1 に放熱水を供給する。これによって、中温合金MMおよび低温合金LMを封入する第2、第3容器S2 、S3 の内圧より高かった第1容器S1 の内圧が、第2、第3容器S2 、S3 の内圧より低くなる。このように、第1容器S1 の内圧が第2、第3容器S2 、S3 の内圧よりも降下した後に、第2、第3容器S2 、S3 に冷熱出力水を供給する。この時、すでに水素を放出する第2、第3容器S2 、S3 内と、水素を吸蔵する第1容器S1 内との間の圧力差が大きくなっているため、第2、第3容器S2 、S3 内の中温合金MMおよび低温合金LMが水素を放出して吸熱し、第1容器S1 内の高温合金HMが水素を吸蔵して発熱しても、圧力差は大きく保たれ、結果的に従来に比較して急速に水素移動が行える。
【0056】
このように、水素駆動部α、第1冷熱出力部β、第2冷熱出力部γのそれぞれにおいて、圧力差を確保した状態で水素移動を開始するように設けたため、一定時間内(水素移動を行う時間内)における水素移動量が従来に比較して多くなり、冷房装置1の冷房能力が向上する。
【0057】
上記の効果を、図12、図13を用いて具体的に説明する。図12のグラフは、第1冷熱出力部β、第2冷熱出力部γにおいて、所定時間(例えば1分)先に水素吸蔵側の容器に放熱水を供給した場合の冷熱出力水の温度変化を実線X1 に示し、水素吸蔵側と水素放出側の容器に同時に熱媒体を供給した場合の冷熱出力水の温度変化を破線X2 に示す。
この実線X1 に示すように、先に水素を吸蔵する水素吸蔵合金を封入する容器内を、水素吸蔵圧より低く保つことにより、その後冷熱出力水を水素放出側の容器に供給した際に、水素放出が急速に行われ、冷熱出力水の温度が急激に低下する。
このように、一定時間内(水素移動を行う時間内)における水素移動量が従来に比較して多くなるため、図13に示すように、同時の場合の冷熱出力Y1 に比較して、所定時間先に水素吸蔵側の容器に放熱水を供給することにより冷熱出力Y2 に上昇する。つまり、同時に比較して高い冷却効率を得ることができる。
【0058】
〔変形例〕
上記の実施例では、水素駆動部αにおいて、昇圧水によって容器(第2容器S2 )内を水素放出圧より高く保つようにして、その容器の水素吸蔵合金(中温合金MM)から水素を放出させた例を示したが、水素駆動部αにおいて昇圧水の触れる容器の水素吸蔵合金(中温合金MM)から水素の放出禁止を行うようにしても良い。
上記の実施例では、第2冷熱出力部γにおいて、冷熱出力水によって容器(第3容器S3 )内を水素放出圧より高く保つようにして、その容器の水素吸蔵合金(低温合金LM)から水素を放出させた例を示したが、第2冷熱出力部γにおいて冷熱出力水の触れる容器の水素吸蔵合金(低温合金LM)から水素の放出禁止を行うようにしても良い。
【0059】
上記の実施例では、熱交換器8の外周側で熱媒体がターンして内側に戻る熱媒体通路11を採用した並列接続供給タイプを採用した例を示したが、図14(a)に示すように、熱媒体がターンしない熱媒体通路11を採用した並列接続供給タイプを採用しても良い。また、図14(b)、(c)に示すような直列接続供給タイプや、図14(d)に示すような並列接続供給と直列接続供給の混成タイプを採用しても良い。
【0060】
上記の実施例では、冷房専用の装置を例に示したが、冷暖房装置に適用しても良い。具体的な一例を示すと、燃焼装置3で加熱された加熱水を室内空調機5の室内熱交換器23に導いて室内暖房を行うように設けても良い。また、燃焼装置3で加熱された加熱水を床暖房マット、浴室乾燥機などに接続し、加熱水の供給によって床暖房、浴室暖房などを行うように設けても良い。
【0061】
上記の実施例では、一対のプレート12、13を接合したリング円盤R内に複数の合金容器を構成した例を示したが、図15に示すように、一対のプレートで1つの合金容器を構成するように設けても良い。つまり、一対のプレートで1つの合金容器を構成し、それらを周方向に組合わせてリング円盤状に構成し、そのリング円盤状の複数の合金容器を軸方向に積層して筒状の熱交換器8を構成しても良い。また、上記の実施例では、熱交換器8の外周囲形状を円筒に設けた例を示したが、例えば外周囲形状を六角筒形状に設け、中心側に回転側給排穴A2 が形成される円筒穴8aを設けるようにしても良い。
【0062】
上記の実施例では、熱交換器8を回転駆動手段によって連続的に回転させた例を示したが、熱交換器8を間欠的に回転移動させても良い。
上記の実施例では熱交換器8の回転軸(分配器9)を水平に配置した例を示したが、垂直に配置したり、斜めに配置しても良い。また、第1容器S1 、第2容器S2 、第3容器S3 の配置順序を変えても良い。
上記の実施例では、熱交換ユニット2の一例として、2段サイクルを用いた例を示したが、1段サイクルや、3段サイクル以上としても良い。
【0063】
上記の実施例では、1つの室外機7に複数の室内空調機5が接続可能なマルチエアコンを示したが、1つの室外機7に1つの室内空調機5が接続されるエアコンに本発明を適用しても良い。
上記の実施例では、熱交換ユニット2によって得られた冷熱出力用の熱媒体(実施例中では冷熱出力水)で室内を冷房する例を示したが、冷熱出力用の熱媒体で冷蔵運転や冷凍運転に用いるなど、本発明を他の冷却装置として用いても良い。
上記の実施例では、1つの熱交換ユニット2(1つの分配器9と1つの熱交換器8によって構成されるユニット)を用いた例を示したが、複数の熱交換ユニット2を搭載して冷却能力を増大させ、ビル用空調システムなど大きな冷却能力が要求される冷却装置に用いても良い。
【0064】
上記の実施例では、加熱用の熱媒体(実施例中では加熱水)を加熱する加熱手段として、ガスを燃焼するガス燃焼装置を用いたが、石油を燃焼する石油燃焼装置など、他の燃焼装置を用いても良いし、内燃機関の排熱によって加熱用の熱媒体を加熱する加熱手段、ボイラーによる蒸気、電気ヒータを用いた加熱手段など、他の加熱手段を用いても良い。なお、内燃機関の排熱を利用する際は、車両用に用いることもできる。
上記の実施例では、各熱媒体の一例として、水道水を用いたが、不凍液やオイルなど他の液体の熱媒体を用いても良いし、空気など気体の熱媒体を用いても良い。
【0065】
上記の実施例では、水素吸蔵合金が水素を放出する際の吸熱作用により冷熱出力を得る冷却装置を例に示したが、水素吸蔵合金が水素を吸蔵する際の放熱作用により温熱出力を得る加熱装置(例えば暖房装置など)に本発明を適用しても良い。
上記の実施例では、熱交換器8が回転して熱媒体が変更される例を示したが、固定された熱交換器8に熱媒体を切り換えて供給するように設けても良い。
上記の実施例では、複数の容器を軸方向に重ねた熱交換器8を示したが、内部の水素吸蔵合金と熱媒体とが熱交換されるいかなる熱交換器を用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】固定側給排穴と回転側給排穴の位相差を示す説明図である(実施例)。
【図2】冷房装置の概略構成図である(実施例)。
【図3】熱交換器の断面図である(実施例)。
【図4】リング円盤の平面図である(実施例)。
【図5】合金収容室および熱媒体通路の説明図である(実施例)。
【図6】PT冷凍サイクル線図である(実施例)。
【図7】分配器による熱媒体の流れを示す説明図である(実施例)。
【図8】分配器における並列接続供給と直列接続供給の説明図である(実施例)。
【図9】熱交換ユニットの作動説明図である(実施例)。
【図10】リング円盤の平面図である(実施例)。
【図11】熱交換器内における熱媒体の流れを示す説明図である(実施例)。
【図12】冷熱出力水の温度変化を示すグラフである(実施例)。
【図13】冷熱出力を比較するグラフである(実施例)。
【図14】熱交換器内における熱媒体の流れを示す説明図である(変形例)。
【図15】リング円盤の平面図である(変形例)。
【符号の説明】
HM 高温合金(高温水素吸蔵合金)
MM 中温合金(中温水素吸蔵合金)
LM 低温合金(低温水素吸蔵合金)
S1 第1容器
S2 第2容器
S3 第3容器
S4 水素通路
1 冷房装置
8 熱交換器
9 分配器
A 1 固定側給排穴(分配器に設けられた給排穴)
A 2 回転側給排穴(熱交換器に設けられた給排穴)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a heat utilization system using a hydrogen storage alloy that repeatedly performs hydrogen storage and release of a hydrogen storage alloy and obtains a cold output by utilizing an endothermic effect that occurs during the release of hydrogen.
[0002]
[Prior art]
A heat utilization system that uses a hydrogen storage alloy to obtain a cold output first maintains the internal pressure higher than the hydrogen release pressure in a container that encloses a high-temperature alloy that is a hydrogen storage alloy with the same equilibrium hydrogen pressure and a high hydrogen equilibrium temperature. Heat supply to keep the internal pressure lower than the hydrogen release pressure in a container that encloses a low-temperature alloy, which is a hydrogen storage alloy that supplies a heating medium of the same temperature and has a low hydrogen equilibrium temperature at the same equilibrium hydrogen pressure as that of a high-temperature alloy. A heating medium is supplied, and a hydrogen driving process for driving hydrogen from a high temperature alloy to a low temperature alloy is performed. Next, a heat dissipation heat medium for keeping the internal pressure lower than the hydrogen release pressure is supplied to the container enclosing the high temperature alloy, and a cold output for keeping the internal pressure higher than the hydrogen release pressure to the container enclosing the low temperature alloy A heating medium is supplied, and a cooling output process is performed to move hydrogen from the low temperature alloy to the high temperature alloy. And the cycle by said hydrogen drive process and cold heat output process is repeated, and cold is obtained from the heat medium for cold output.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the above cycle, during the hydrogen driving process, the timing for starting the supply of the heating heat medium to the container enclosing the high temperature alloy and the timing for starting the supply of the heat dissipating heat medium to the container enclosing the low temperature alloy, It was at the same time.
However, before the hydrogen driving process was a cooling output process, immediately after the supply of the heating heat medium and the heat dissipation heat medium was started, the internal pressure of the container containing the high temperature alloy was low, and conversely, the low temperature alloy was sealed. The internal pressure of the container is high. After this high and low state is replaced, the high temperature alloy releases hydrogen, and the low temperature alloy shifts to a state of absorbing hydrogen, but it takes time to replace the high and low state, so the hydrogen driving process It takes time. In particular, the high temperature alloy on the hydrogen release side has a tendency to decrease in temperature with the release of hydrogen, and conversely, the low temperature alloy on the hydrogen storage side has a tendency to generate heat with the storage of hydrogen. Even if is replaced, hydrogen movement starts slowly, and it takes time for hydrogen movement.
[0004]
Further, during the conventional cooling output process, the timing for starting the supply of the heat dissipation heat medium to the container enclosing the high temperature alloy and the timing for starting the supply of the heating medium for the cooling output to the container enclosing the low temperature alloy, It was at the same time.
However, since the hydrogen driving process (or the preceding cooling output process) was performed before the cooling output process, immediately after the supply of the heat dissipation heat medium and the cooling output heat medium was started, the internal pressure of the container enclosing the high temperature alloy was On the contrary, the internal pressure of the container containing the low temperature alloy is low. After this high and low state is replaced, the low temperature alloy releases hydrogen and the high temperature alloy shifts to a state of absorbing hydrogen, but it takes time for the high and low state to replace, so the cooling output process It takes time. In particular, the high temperature alloy on the hydrogen storage side has a tendency to generate heat with the storage of hydrogen, and conversely the low temperature alloy on the hydrogen release side has a tendency to decrease in temperature with the release of hydrogen. Even if it is replaced, the movement of hydrogen starts slowly, and it takes time for the cold output.
In this way, in the hydrogen driving process and the cooling output process, the pressure difference between the container enclosing the high temperature alloy and the container enclosing the low temperature alloy is not large, so it is difficult to achieve rapid hydrogen transfer, It took time to drive the hydrogen and cool output, resulting in a decrease in cooling capacity.
[0005]
OBJECT OF THE INVENTION
The present invention has been made in view of the above circumstances. The purpose of the present invention is to provide a pressure difference between a container that stores hydrogen and a container that discharges hydrogen when transferring hydrogen between containers. Is to provide a heat utilization system using a hydrogen storage alloy that can improve the cooling capacity by increasing the amount of hydrogen transfer within a certain time.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
[Means of Claim 1]
The heat utilization system using the hydrogen storage alloy uses the heat absorption during the hydrogen release of the hydrogen storage alloy,
A plurality of containers each containing a plurality of types of hydrogen storage alloys having different hydrogen equilibrium temperatures at the same equilibrium hydrogen pressure;
A hydrogen passage communicating each of these containers;
A heating medium changing means for changing the temperature of the heating medium that touches each of the containers to move hydrogen between the containers;
The heat medium changing means includes
A heating medium for keeping the internal pressure higher than the hydrogen release pressure is supplied to a container that encloses a high-temperature alloy that is a hydrogen storage alloy having the same equilibrium hydrogen pressure and a high hydrogen equilibrium temperature, and is the same as that of the high-temperature alloy. A heat-dissipating heat medium for keeping the internal pressure lower than the hydrogen release pressure is supplied to a container enclosing a low-temperature alloy, which is a hydrogen storage alloy having a low hydrogen equilibrium temperature at an equilibrium hydrogen pressure, and hydrogen is supplied from the high-temperature alloy to the low-temperature alloy. While driving the hydrogen driving process to drive,
Supplying a heat-dissipating heat medium for keeping the internal pressure lower than the hydrogen release pressure to the container enclosing the high temperature alloy, and for cooling output for keeping the internal pressure higher than the hydrogen release pressure in the container enclosing the low temperature alloy A heating medium is provided to perform a cold power output process for transferring hydrogen from the low temperature alloy to the high temperature alloy;
A heat exchanger provided with a container for enclosing the high-temperature alloy and a container for enclosing the low-temperature alloy, and a distributor for supplying and discharging a plurality of heat media rotate relative to each other,
A heat exchange unit that changes the temperature of the heat medium that touches each of the containers, depending on the degree of overlap between the supply and discharge holes provided in the heat exchanger and the supply and discharge holes provided in the distributor;
The hydrogen driving processInA heating heat medium is supplied to the container enclosing the high temperature alloy, and after the internal pressure of the container rises higher than the internal pressure of the container enclosing the low temperature alloy, the heat dissipating heat medium is added to the container enclosing the low temperature alloy. SupplyMeans
“A configuration of the supply / discharge holes of the distributor provided with the rotational phase angle shifted”It is characterized by that.
[0007]
[Means of claim 2]
The heat utilization system using the hydrogen storage alloy uses the heat absorption during the hydrogen release of the hydrogen storage alloy,
A plurality of containers each containing a plurality of types of hydrogen storage alloys having different hydrogen equilibrium temperatures at the same equilibrium hydrogen pressure;
A hydrogen passage communicating each of these containers;
A heating medium changing means for changing the temperature of the heating medium that touches each of the containers to move hydrogen between the containers;
The heat medium changing means includes
A heating medium for keeping the internal pressure higher than the hydrogen release pressure is supplied to a container that encloses a high-temperature alloy that is a hydrogen storage alloy having the same equilibrium hydrogen pressure and a high hydrogen equilibrium temperature, and is the same as that of the high-temperature alloy. A heat-dissipating heat medium for keeping the internal pressure lower than the hydrogen release pressure is supplied to a container enclosing a low-temperature alloy, which is a hydrogen storage alloy having a low hydrogen equilibrium temperature at an equilibrium hydrogen pressure, and hydrogen is supplied from the high-temperature alloy to the low-temperature alloy. While driving the hydrogen driving process to drive,
Supplying a heat-dissipating heat medium for keeping the internal pressure lower than the hydrogen release pressure to the container enclosing the high temperature alloy, and for cooling output for keeping the internal pressure higher than the hydrogen release pressure in the container enclosing the low temperature alloy A heating medium is provided to perform a cold power output process for transferring hydrogen from the low temperature alloy to the high temperature alloy;
A heat exchanger provided with a container for enclosing the high-temperature alloy and a container for enclosing the low-temperature alloy, and a distributor for supplying and discharging a plurality of heat media rotate relative to each other,
A heat exchange unit that changes the temperature of the heat medium that touches each of the containers, depending on the degree of overlap between the supply and discharge holes provided in the heat exchanger and the supply and discharge holes provided in the distributor;
SaidCold output processInA heat-dissipating heat medium is supplied to the container enclosing the high-temperature alloy, and after the internal pressure of the container drops below the internal pressure of the container enclosing the low-temperature alloy, the heat medium for cooling output to the container enclosing the low-temperature alloy SupplyMeans
“A configuration of the supply / discharge holes of the distributor provided with the rotational phase angle shifted”It is characterized by that.
[0008]
Operation and effect of the invention
[Operation and effect of claim 1]
In the hydrogen driving process, first, a heating heat medium is supplied to a container that encloses a high-temperature alloy. As a result, the internal pressure of the container that encloses the high temperature alloy that was lower than the internal pressure of the container that encloses the low temperature alloy becomes higher than the internal pressure of the container that encloses the low temperature alloy. Thus, after the internal pressure of the container enclosing the high temperature alloy rises higher than the internal pressure of the container enclosing the low temperature alloy, the heat dissipation heat medium is supplied to the container enclosing the low temperature alloy. At this time, since the pressure difference between the container already releasing hydrogen and the container storing hydrogen is large, the high temperature alloy releases hydrogen and absorbs heat, and the low temperature alloy absorbs hydrogen and generates heat. However, the pressure difference is kept large, and as a result, hydrogen transfer can be performed more rapidly than in the past.
That is, in the hydrogen driving process, the amount of hydrogen movement within a certain time is increased compared to the conventional case, and as a result, the cooling capacity can be improved.
[0009]
[Operation and effect of claim 2]
In the cooling output process, first, a heat dissipation heat medium is supplied to a container that encloses a high temperature alloy. As a result, the internal pressure of the container enclosing the high temperature alloy, which is higher than the internal pressure of the container enclosing the low temperature alloy, becomes lower than the internal pressure of the container enclosing the low temperature alloy. Thus, after the internal pressure of the container enclosing the high-temperature alloy falls below the internal pressure of the container enclosing the low-temperature alloy, the cooling medium is supplied to the container enclosing the low-temperature alloy. At this time, since the pressure difference between the container already releasing hydrogen and the container storing hydrogen is large, the high temperature alloy absorbs hydrogen and generates heat, and the low temperature alloy releases hydrogen and absorbs heat. However, the pressure difference is kept large, and as a result, hydrogen transfer can be performed more rapidly than in the past.
That is, in the cooling output process, the amount of hydrogen transfer within a certain time is increased compared to the conventional case, and as a result, the cooling capacity can be improved.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described based on examples and modifications.
[Configuration of Example]
In this embodiment, a heat utilization system using a hydrogen storage alloy is applied to cooling for indoor air conditioning. The
[0011]
A schematic configuration of the
[0012]
The
[0013]
(Description of heat exchange unit 2)
The
[0014]
The
[0015]
One ring disk R is formed by facing and joining a pair of
As shown in FIG. 3, the
The cylindrical pipe S7 supplies and discharges the heat medium to and from the heat
[0016]
The number of alloy containers formed in one ring disk R is 3 × n (n = positive integer) in the case of a two-stage cycle. In this embodiment, six alloy containers are included in one ring disk R. The example formed is shown. In the case of a three-stage cycle, 4 × n.
The plurality of alloy containers formed on one ring disk R are arranged in a shape wound around the center of the disk. Thereby, the filling effective rate of the hydrogen storage alloy in the space occupied by the
[0017]
An alloy container formed by laminating a large number of ring disks R is connected to a first container S1 in which a high temperature alloy HM is enclosed, and the first container S1 is connected to the first container S1 through a hydrogen passage S4, and an intermediate temperature alloy MM is enclosed in the container. The second container S2 is classified into a third container S3 which communicates with the second container S2 through a hydrogen passage S4 and is filled with a low temperature alloy LM.
[0018]
Three kinds of hydrogen storage alloys with different hydrogen equilibrium pressures are used, and the high temperature alloy HM enclosed in the first vessel S1 is a high temperature hydrogen storage alloy powder having the same equilibrium hydrogen pressure and the highest hydrogen equilibrium temperature. The medium temperature alloy MM sealed in the second container S2 is a powder of medium temperature hydrogen storage alloy, and the low temperature alloy LM sealed in the third container S3 is the lowest in hydrogen equilibrium temperature at the same equilibrium hydrogen pressure. Temperature hydrogen storage alloy powder.
This relationship will be described with reference to the PT refrigeration cycle diagram of FIG. 6. The characteristics of the hydrogen storage alloy are relatively high temperature side (left side in the drawing), high temperature alloy HM, and low temperature side is low temperature alloy LM. The intermediate temperature alloy MM is between the two.
The powdered alloys HM, MM, and LM are filled in the first to third containers S1 to S3, evacuated, subjected to activation treatment, and filled with hydrogen at a high pressure, and then filled with alloys. The
[0019]
The
[0020]
The structure of the
[0021]
The hydrogen drive unit α is a part that moves the hydrogen in the first container S1 and a part of the hydrogen remaining in the second container S2 into the third container S3.
The first cold output unit β is a part for moving the hydrogen moved into the third container S3 to the second container S2.
The second cold output unit γ is a part that moves the hydrogen in the second container S2 and a part of the hydrogen remaining in the third container S3 to the first container S1.
The hydrogen driving part α, the first cooling output part β, and the second cooling output part γ are provided at approximately 120 ° intervals, and each fixed side supply / discharge hole A1 formed on the outer peripheral surface of the
[0022]
The hydrogen drive unit α is supplied with a first heating zone α1 in which heated water (for example, about 80 ° C.) is in contact with the first container S1, and pressurized water (for example, about 56 ° C.) in contact with the second container S2. The second heating auxiliary area α2 and the third heat radiating area α3 supplied with the facility water (for example, about 28 ° C.) in contact with the third container S3 are provided.
The first cold output unit β is a first hydrogen movement restriction region β1 to which pressurized water (for example, about 58 ° C.) is brought into contact with the first container S1, and facility water (for example, about 28 ° C.) in contact with the second container S2. Is provided with a second heat radiation area β2 and a third heat output area β3 to which cold output water (for example, about 13 ° C.) in contact with the third container S3 is supplied.
The second cooling output unit γ has a first heat radiation area γ1 supplied with facility water (for example, about 28 ° C.) in contact with the first container S1, and a cold output water (for example, about 13 ° C.) in contact with the second container S2. The second cold energy output area γ2 to be supplied and the third cold energy output auxiliary area γ3 to which the cold energy output water (for example, about 13 ° C.) in contact with the third container S3 is provided.
[0023]
When the
[0024]
Next, delivery of the heat medium between the
As shown in FIG. 7, the
[0025]
As shown in FIG. 8B, the
Each of the first to
[0026]
Each fixed-side supply / discharge hole A1 will be specifically described with reference to FIG.
In the
The
In the
Each of the fixed side supply / discharge holes A1 is arranged such that the supply side and the discharge side are shifted in the axial direction.
[0027]
As described above, the cylindrical pipe S7 for the sliding contact seal of the distributor is joined to the inner peripheral surface of the
Since the
For this reason, the cylindrical pipe S7 is formed with twelve rotation-side supply / discharge holes A2 for the six groups of the first container S1, including the supply side and the discharge side, and the six of the second container S2. Twelve rotation side supply / discharge holes A2 are formed for the group on the supply side and the discharge side, and 12 rotations on the supply side and the discharge side are combined for the six groups of the third container S3. A side supply / discharge hole A2 is formed.
Each of the rotation side supply / discharge holes A2 is arranged so that the supply side and the discharge side are shifted in the axial direction (alloy container stacking direction).
[0028]
As described above, the
The
[0029]
The flow of the heat medium supplied into the
The heat medium supplied into the
The heat medium that has passed through each
Then, the heat medium flowing downward in FIG. 11 through the through hole A3 for discharging the heat medium flows from the discharge side of the rotation side supply / discharge hole A2 (downward in FIG. 11) to the fixed supply / discharge hole A1 ( Discharged to the discharge side).
That is, in each of the containers S1, S2, and S3 of the
[0030]
The transfer of the heat medium between the
The pressure difference between the hydrogen release side and the hydrogen storage side due to the cycle is longer than the steady reaction differential pressure of the process for a while during the initial stage where the steady reaction of hydrogen release and storage between the alloys proceeds immediately after the start of the heat medium change. It is provided so that it can be largely secured.
That is, in the hydrogen drive unit α, heated water as a heating medium is supplied to the first container S1 that encloses the high temperature alloy HM, and the internal pressure of the first container S1 is that of the third container S3 that encloses the low temperature alloy LM. After rising from the internal pressure, it is provided to supply the facility water, which is the heat medium for heat dissipation, to the third container S3 enclosing the low temperature alloy LM.
Further, in the first cold output part β, the facility water as the heat medium for heat radiation is supplied to the second container S2 enclosing the high temperature side hydrogen storage alloy (medium temperature alloy MM), and the internal pressure of the second container S2 is low. After lowering the internal pressure of the third container S3 enclosing the hydrogen storage alloy (low temperature alloy LM) on the side, the third container S3 enclosing the low temperature side hydrogen storage alloy (low temperature alloy LM) is filled with a heat medium for cold output. It is provided to supply some cold output water.
Further, in the second cold output unit γ, the facility water, which is a heat-dissipating heat medium, is supplied to the first container S1 that encloses the high-temperature-side hydrogen storage alloy (high-temperature alloy HM), and the internal pressure of the first container S1 is low. After lowering the internal pressure of the second container S2 and the third container S3 enclosing the hydrogen storage alloy (medium temperature alloy MM and low temperature alloy LM) on the side, the low temperature side hydrogen storage alloy (medium temperature alloy MM and low temperature alloy LM) The second container S2 and the third container S3 to be sealed are provided so as to supply cold heat output water as a heat medium for cold heat output.
[0031]
The above will be described individually.
In the hydrogen drive part α, the first container S1 for releasing hydrogen is heated to increase the internal pressure while the internal pressure is lowered by cooling the third container S3 for storing hydrogen, and the internal pressure of the first and third containers S1, S3 is increased. It is provided to increase the pressure difference. In this embodiment, it is utilized that the third container S3 is sufficiently cooled by touching the cold output water in the second cold output unit γ in the previous step. That is, since the third container S3 has already been cooled by the cold output water, the hydrogen drive unit α first supplies the pressurized water to the second container S2, and supplies the heated water to the first container S1 after a predetermined time F has elapsed. After the predetermined time E has passed, the facility water is supplied to the third container S3.
During the predetermined time F, after the supply of pressurized water to the second container S2 is started, the temperature of the medium temperature alloy MM in the second container S2 reaches the high temperature alloy HM in the first container S1 at the hydrogen drive unit α. Is a time before reaching a hydrogen pressure equal to the hydrogen release pressure, and the predetermined time E is the time when the low temperature alloy LM in the third container S3 is changed to the high temperature alloy HM after the supply of heated water to the first container S1 is started. This is the time until the temperature rises due to an exothermic reaction by absorbing the released hydrogen and before the temperature reaches the temperature of the facility water.
[0032]
Thus, in the hydrogen drive unit α, the low temperature alloy LM in the third container S3 remains in a sufficiently cooled temperature state by touching the cold output water in the second cold output unit γ in the previous stroke, The hydrogen occlusion pressure is lower than the state in which the facility water is supplied. Even if the first container S1 is heated with heated water in this state and the high temperature alloy HM releases hydrogen, the pressure difference is larger than in the state where the facility water is supplied to the third container S3, and the high temperature alloy HM. Convenient for hydrogen transfer from to low temperature alloy LM. That is, when the high temperature alloy HM releases hydrogen and the low temperature alloy LM begins to absorb hydrogen and starts an exothermic reaction, the pressure difference is kept large, and hydrogen transfer is performed efficiently.
[0033]
In the first cold output part β, the second container S2 storing hydrogen is cooled and the internal pressure is lowered, and the third container S3 releasing hydrogen is warmed to prevent the internal pressure from falling, and the second and second The three containers are provided to increase the pressure difference. Specifically, first, the facility water is supplied to the second container S2, the pressurized water is supplied to the first container S1 after a predetermined time A has elapsed, and the cold output water is supplied to the third container S3 after the predetermined time B has elapsed. To do.
During a predetermined time A, the supply of the facility water is started to the second container S2, and the second container S2 is cooled because it has reached the high temperature due to the pressurized water in the hydrogen driving part α of the previous process, and the intermediate temperature alloy MM inside Is the time to reach the hydrogen storage pressure. If the timing of supplying the pressurized water to the first container S1 is too faster than the predetermined time A, there is a problem that the high temperature alloy HM occludes hydrogen released from the low temperature alloy LM.
Further, for a predetermined time B, after the supply of the facility water is started to the second container S2, the intermediate temperature alloy MM of the second container S2 starts to store hydrogen, and the low temperature alloy LM releases hydrogen to release the third container S3. In the hydrogen driving part α of the previous process, the temperature is higher than the output temperature by the facility water, so that it is cooled by the endothermic action of the low temperature alloy LM, and a temperature that enables a cold output (for example, 7 ° C.) (for example, a temperature below 7 ° C.). ) Is the time to reach.
[0034]
In the first cold output unit β, first, the facility water is supplied to the second container S2 to cool the intermediate temperature alloy MM first, and the hydrogen storage pressure is lowered. The low temperature alloy LM in such a state is a temperature state cooled by the facility water in the hydrogen drive unit α in the previous stroke, and has a higher hydrogen release pressure than the state in which the cooling output water is supplied. Convenient for hydrogen transfer to medium temperature alloy MM. That is, when the cold output water is subsequently supplied to the third container S3, the low temperature alloy LM releases hydrogen, and the intermediate temperature alloy MM begins to absorb hydrogen and initiate an exothermic reaction, the pressure difference is kept large and the efficiency is increased. Hydrogen transfer is performed well.
[0035]
In the second cold power output unit γ, the first container S1 storing hydrogen is cooled and the internal pressure is lowered, and the second container S2 that releases hydrogen is warmed to prevent the internal pressure from being lowered. The two containers S1 and S2 are provided so as to increase the pressure difference. Specifically, first, the facility water is supplied to the first container S1, the cold output water is supplied to the second container S2 after a predetermined time C, and the cold output water is also supplied to the third container S3 after the predetermined time D has elapsed. Supply.
Note that, for a predetermined time C, after the supply of the facility water to the first container S1 is started, the high temperature alloy HM of the first container S1 begins to store hydrogen, and the intermediate temperature alloy MM releases hydrogen to release the second container S2. It is the time until the surface temperature of the glass plate reaches a temperature (for example, a temperature lower than 7 ° C.) that enables a cold output (for example, 7 ° C.).
Further, since the third container S3 has already reached the cold output temperature in the first cold output unit β in the previous step, the supply of the facility water to the first container S1 is started for a predetermined time D and the first container S1 is started. This is the time until the inside reaches the same pressure as the inside of the third container S3.
[0036]
In the second cold output unit γ, first, the facility water is supplied to the first container S1 to cool the high temperature alloy HM first, and the hydrogen storage pressure is lowered. The medium temperature alloy MM in such a state is a temperature state cooled by the facility water in the first cold output part β in the previous step, and the hydrogen release pressure is higher than the state in which the cooling output water is supplied, and the intermediate temperature alloy MM Convenient for hydrogen transfer from MM to high temperature alloy HM. In other words, when the cold water is supplied to the second container S2 and the intermediate temperature alloy MM releases hydrogen and the high temperature alloy HM begins to absorb the hydrogen and cause an exothermic reaction, the pressure difference is kept large and the efficiency is increased. Hydrogen transfer is performed well.
[0037]
In the hydrogen drive unit α, a heat medium that keeps the internal pressure higher than the hydrogen release pressure is supplied to a container that encloses the hydrogen storage alloy that participates in the hydrogen release, and then the hydrogen storage alloy that participates in the hydrogen storage is added. A heat medium that keeps the internal pressure lower than the hydrogen release pressure is shifted and supplied to the container to be sealed, and in each of the first cold output part β and the second cold output part γ, the hydrogen storage alloy that is involved in the storage of hydrogen is first added. Means for supplying a heat medium that keeps the internal pressure lower than the hydrogen storage pressure to the container to be sealed, and then supplying the heat medium that keeps the internal pressure higher than the hydrogen release pressure by shifting to the container that encloses the hydrogen storage alloy involved in the release of hydrogen In this embodiment, as shown in FIG. 1, in each of the hydrogen driving unit α, the first cold output unit β, and the second cold output unit γ, the supply position for the container that supplies the heating medium first, Supply level for each time difference Are shown, it is determined by the time difference deviation of the position as the phase angle of the rotation. Each phase angle corresponds to the predetermined times A to F shown above.
[0038]
(Description of combustion device 3)
The
The heated water is heated to, for example, about 80 ° C. with the heat obtained by gas combustion of the gas burner 16, and the heated heated water is supplied to the first heating zone α1 via the heated water circulation path 22 provided with the heated water circulation pump P1. To supply.
[0039]
A pressurized
[0040]
(Description of indoor air conditioner 5)
The
[0041]
(Description of facility water cooling means 4)
The facility water cooling means 4 is a water-cooled open type cooling tower, and the facility water cooled by the facility water cooling means 4 is supplied to the third heat radiation zone α3, second by the facility
The facility water cooling means 4 radiates the facility water that has passed through the third radiating region α3, the second radiating region β2, and the first radiating region γ1 from the top to the bottom and radiates heat by exchanging heat with the outside air. At the same time, it partially evaporates during the flow, takes heat of vaporization from the facility water flowing at the time of evaporation, and cools the flowing facility water. The facility water cooling means 4 includes a heat dissipation fan (not shown), and is provided so as to promote evaporation and cooling of the facility water by an air flow generated by the heat dissipation fan.
In this embodiment, a water-cooled open type cooling tower is shown as the facility water cooling means 4, but water-cooled or air-cooled sealed cooling in which the facility water (heat-dissipating heat medium) exchanges heat without touching the air. Means may be used.
[0042]
Here, the heating water circulation path 22, the cooling / heating output
In addition, a drain pan P is disposed at the lower part of the
[0043]
(Description of the control device 6)
The
[0044]
(Description of cooling operation)
The operation of the cooling operation by the
When the cooling operation is instructed by the controller of the
[0045]
The
That is, each first container S1 moves in the order of the first heating area α1 → first hydrogen movement restriction area β1 → first heat radiation area γ1, and each second container S2 moves to the second heating auxiliary area α2 → second heat radiation area. Each of the third containers S3 moves in the order of the third heat radiation region α3, the third heat output region β3, and the third heat output auxiliary region γ3.
[0046]
When moving to the hydrogen drive unit α, the first container S1 touches the heated water, the second container S2 touches the pressurized water, and the third container S3 touches the facility water.
When the first container S1 comes into contact with heated water (80 ° C.), the internal pressure of the first container S1 rises, and the high temperature alloy HM releases hydrogen.
When the second container S2 comes into contact with the pressurized water (56 ° C.), the internal pressure of the second container S2 rises and the intermediate temperature alloy MM releases hydrogen.
When the third container S3 comes into contact with the facility water (28 ° C.), the internal pressure of the third container S3 decreases, and the low temperature alloy LM occludes hydrogen.
[0047]
Thus, the first container S1 touches the heated water in the first heating zone α1, the second container S2 touches the pressurized water in the second heating auxiliary zone α2, and the third vessel S3 touches the heated water in the third heat radiating zone α3. , The inside of the first container S1 becomes 80 ° C .: 1.0 MPa, the inside of the second container S2 becomes 56 ° C .: 1.0 MPa, and the inside of the third container S3 becomes 28 ° C .: 0.9 MPa. The high temperature alloy HM releases hydrogen ((1) in FIG. 6), and the medium temperature alloy MM in the second container S2 also releases a small amount of hydrogen ((1) in FIG. 6), and the low temperature alloy in the third container S3. LM occludes hydrogen released from high-temperature and medium-temperature alloys HM and MM ((2) in FIG. 6).
And if it passes hydrogen drive part alpha, it will move to the 1st cold output part beta after that.
[0048]
When moving to the first cold output unit β, the first container S1 touches the pressurized water, the second container S2 touches the facility water, and the third container S3 touches the cold output water.
When the first container S1 touches the pressurized water (58 ° C.), the internal pressure of the first container S1 is set to a pressure at which the high temperature alloy HM does not occlude and release hydrogen.
When the second container S2 touches the facility water (28 ° C.), the internal pressure of the second container S2 decreases, the intermediate temperature alloy MM occludes hydrogen, and the low temperature alloy LM of the third container S3 releases hydrogen.
Since the low temperature alloy LM releases hydrogen, heat is generated in the third container S3, and the cold output water touching the third container S3 is cooled to, for example, 7 ° C. The low temperature alloy LM is provided so that the internal pressure of the third container S3 is higher than the internal pressure of the second container S2 when the cold output water is about 13 ° C.
[0049]
Thus, the first container S1 is in contact with the pressurized water in the first hydrogen movement restriction area β1, the second container S2 is in contact with the facility water in the second heat radiation area β2, and the third container S3 is in the third cold power output area β3. By touching the cold output water, the inside of the first container S1 is 58 ° C: 0.5 MPa, the inside of the second container S2 is 28 ° C: 0.4 MPa, the inside of the third container S3 is 13 ° C: 0.5 MPa, The low temperature alloy LM in the container S3 releases hydrogen ((3) in FIG. 6), and the medium temperature alloy MM in the second container S2 occludes hydrogen ((4) in FIG. 6). When the low temperature alloy LM in the third container S3 releases hydrogen, the heat is taken from the cold output water that touches the third container S3 due to the endothermic effect, and the temperature of the cold output water is lowered. The first container S1 touches the pressurized water and the high temperature alloy HM does not occlude and release hydrogen.
And if it passes the 1st cold-heat output part (beta), it will move to the 2nd cold-heat output part (gamma) after that.
[0050]
When the process proceeds to the second cold output unit γ, the first container S1 touches the facility water, and the second container S2 and the third container S3 touch the cold output water.
When the first container S1 comes in contact with the facility water (28 ° C.), the internal pressure of the first container S1 decreases, and the high temperature alloy HM occludes hydrogen.
Since the intermediate temperature alloy MM and the low temperature alloy LM release hydrogen, endothermic heat is generated in the second container S2 and the third container S3, and the cold output water that touches the second container S2 and the third container S3 is cooled to, for example, 7 ° C. It is. The intermediate temperature alloy MM is also provided so that the internal pressure of the second container S2 is higher than the internal pressure of the first container S1 when the cold output water is about 13 ° C.
[0051]
Thus, when the first container S1 touches the facility water in the first heat radiation zone γ1, the inside of the first container S1 is 28 ° C .: 0.1 MPa, the inside of the second container S2 is 13 ° C .: 0.2 MPa, and the third The inside of the container S3 becomes 13 ° C .: 0.5 MPa, and the medium temperature alloy MM in the second container S2 releases hydrogen ((5) in FIG. 6), and the low temperature alloy LM in the third container S3 also releases hydrogen (FIG. 6). (3) '), and the high temperature alloy HM in the first container S1 occludes hydrogen ((6) in FIG. 6). When the medium temperature alloy MM in the second container S2 and the low temperature alloy LM in the third container S3 release hydrogen, the temperature of the cold output water is deprived of heat from the cold output water that touches the second container S2 and the third container S3 by the endothermic action. Reduce.
And if it passes the 2nd cold-power output part (gamma), it will move to the hydrogen drive part (alpha) after that.
[0052]
The low-temperature cold output water deprived of heat in the third cold output area β3, the second cold output area γ2 and the third cold output auxiliary area γ3 of the
[0053]
[Effects of Examples]
As shown in the above embodiment, in the hydrogen drive unit α, first, heated water is supplied to the first container S1 that encloses the high temperature alloy HM. As a result, the internal pressure of the first container S1, which was lower than the internal pressure of the third container S3 enclosing the low temperature alloy LM, becomes higher than the internal pressure of the third container S3. In this way, after the internal pressure of the first container S1 rises higher than the internal pressure of the third container S3, the facility water is supplied to the third container S3. At this time, since the pressure difference between the first container S1 already releasing hydrogen and the third container S3 storing hydrogen is large, the high temperature alloy HM in the first container S1 releases hydrogen. Even if the low temperature alloy LM in the third container S3 absorbs heat and generates heat by absorbing hydrogen, the pressure difference is kept large, and as a result, hydrogen can be moved more rapidly than in the prior art.
[0054]
In the first cooling / heating unit β, first, the facility water is supplied to the second container S2 in which the medium temperature alloy MM is enclosed. As a result, the internal pressure of the second container S2, which was higher than the internal pressure of the third container S3 enclosing the low temperature alloy LM, becomes lower than the internal pressure of the third container S3. Thus, after the internal pressure of the second container S2 drops below the internal pressure of the third container S3, the cold output water is supplied to the third container S3. At this time, since the pressure difference between the third container S3 already releasing hydrogen and the second container S2 storing hydrogen is large, the low temperature alloy LM in the third container S3 releases hydrogen. Even if the intermediate temperature alloy MM in the second container S2 absorbs heat and generates heat due to occlusion of hydrogen, the pressure difference is kept large, and as a result, hydrogen can be moved more rapidly than in the prior art.
[0055]
Further, in the second cooling / heating output section γ, first, the facility water is supplied to the first container S1 in which the high temperature alloy HM is enclosed. As a result, the internal pressure of the first container S1, which is higher than the internal pressure of the second and third containers S2, S3 enclosing the intermediate temperature alloy MM and the low temperature alloy LM, becomes lower than the internal pressure of the second, third containers S2, S3. In this way, after the internal pressure of the first container S1 drops below the internal pressure of the second and third containers S2, S3, cold output water is supplied to the second, third containers S2, S3. At this time, since the pressure difference between the second and third containers S2 and S3 already releasing hydrogen and the first container S1 storing hydrogen is large, the second and third containers S2 and Even if the medium temperature alloy MM and the low temperature alloy LM in S3 release hydrogen to absorb heat, and the high temperature alloy HM in the first container S1 absorbs hydrogen and generates heat, the pressure difference is kept large. Compared to the above, hydrogen transfer can be performed rapidly.
[0056]
As described above, in each of the hydrogen driving unit α, the first cooling output unit β, and the second cooling output unit γ, the hydrogen transfer is started in a state in which the pressure difference is ensured. The amount of hydrogen transfer in the time period during which the cooling is performed increases compared to the conventional case, and the cooling capacity of the
[0057]
The above effect will be specifically described with reference to FIGS. The graph of FIG. 12 shows the temperature change of the cold output water when the first cold output unit β and the second cold output unit γ supply the facility water to the container on the hydrogen storage side first for a predetermined time (for example, 1 minute). The solid line X1 indicates the temperature change of the cold output water when the heat medium is supplied to the hydrogen storage side and hydrogen release side containers at the same time.
As indicated by the solid line X1, by keeping the inside of the container containing the hydrogen storage alloy that previously stores hydrogen lower than the hydrogen storage pressure, when the cold output water is supplied to the container on the hydrogen release side, Release occurs rapidly and the temperature of the cold output water drops rapidly.
As described above, since the amount of hydrogen transfer within a certain time (within the time during which hydrogen transfer is performed) is larger than that in the prior art, as shown in FIG. 13, a predetermined time compared with the cooling output Y1 at the same time. When the facility water is supplied to the container on the hydrogen storage side first, the cooling output Y2 is increased. That is, it is possible to obtain a higher cooling efficiency than that at the same time.
[0058]
[Modification]
In the above embodiment, in the hydrogen driving unit α, the inside of the container (second container S2) is kept higher than the hydrogen release pressure by the pressurized water, and hydrogen is released from the hydrogen storage alloy (medium temperature alloy MM) of the container. However, the hydrogen drive unit α may prohibit the release of hydrogen from the hydrogen storage alloy (medium temperature alloy MM) in the container in contact with the pressurized water.
In the above embodiment, the second cold output part γ keeps the inside of the container (third container S3) higher than the hydrogen release pressure by the cold output water, so that the hydrogen storage alloy (low temperature alloy LM) in the container is charged with hydrogen. However, the second cold heat output section γ may prohibit the release of hydrogen from the hydrogen storage alloy (low temperature alloy LM) in the container touching the cold heat output water.
[0059]
In the above-described embodiment, an example in which the parallel connection supply type using the
[0060]
In the above-described embodiment, an apparatus for cooling only is shown as an example, but the present invention may be applied to an air conditioning apparatus. As a specific example, the heating water heated by the
[0061]
In the above embodiment, an example in which a plurality of alloy containers are configured in the ring disk R joined with a pair of
[0062]
In the above embodiment, the example in which the
In the above-described embodiment, an example in which the rotation shaft (distributor 9) of the
In the above-described embodiment, an example in which a two-stage cycle is used is shown as an example of the
[0063]
In the above embodiment, a multi air conditioner in which a plurality of
In the above embodiment, an example in which the room is cooled with the heat medium for cooling output (cold output water in the embodiment) obtained by the
In the above embodiment, an example in which one heat exchange unit 2 (a unit constituted by one
[0064]
In the above embodiment, the gas combustion apparatus for burning gas is used as the heating means for heating the heating medium (heating water in the embodiment), but other combustion such as an oil combustion apparatus for burning oil is used. An apparatus may be used, and other heating means such as a heating means for heating a heat medium for heating by exhaust heat of the internal combustion engine, a steam by a boiler, a heating means using an electric heater, or the like may be used. In addition, when utilizing the exhaust heat of an internal combustion engine, it can also use for vehicles.
In the above embodiment, tap water is used as an example of each heat medium, but other liquid heat medium such as antifreeze liquid or oil may be used, or a gas heat medium such as air may be used.
[0065]
In the above embodiment, the cooling device that obtains the cold output by the endothermic action when the hydrogen storage alloy releases hydrogen is shown as an example, but the heating that obtains the thermal output by the heat release action when the hydrogen storage alloy absorbs hydrogen. The present invention may be applied to a device (for example, a heating device).
In the above embodiment, the heat medium is changed by rotating the
In the above embodiment, the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view showing a phase difference between a fixed side supply / discharge hole and a rotation side supply / discharge hole (Example).
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a cooling device (Example).
FIG. 3 is a cross-sectional view of a heat exchanger (Example).
FIG. 4 is a plan view of a ring disk (Example).
FIG. 5 is an explanatory view of an alloy storage chamber and a heat medium passage (Example).
FIG. 6 is a PT refrigeration cycle diagram (Example).
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a flow of a heat medium by a distributor (Example).
FIG. 8 is an explanatory diagram of parallel connection supply and series connection supply in a distributor (Example).
FIG. 9 is an operation explanatory view of a heat exchange unit (Example).
FIG. 10 is a plan view of a ring disk (Example).
FIG. 11 is an explanatory view showing the flow of a heat medium in the heat exchanger (Example).
FIG. 12 is a graph showing a temperature change of cold output water (Example).
FIG. 13 is a graph for comparing cold output (Example).
FIG. 14 is an explanatory view showing the flow of the heat medium in the heat exchanger (modified example).
FIG. 15 is a plan view of a ring disk (modified example).
[Explanation of symbols]
HM high temperature alloy (high temperature hydrogen storage alloy)
MM medium temperature alloy (medium temperature hydrogen storage alloy)
LM Low temperature alloy (low temperature hydrogen storage alloy)
S1 first container
S2 second container
S3 3rd container
S4 Hydrogen passage
1 Cooling device
8 Heat exchanger
9 Distributor
A 1 Fixed-side supply / discharge holes (supply / discharge holes provided in the distributor)
A 2 Rotation side supply / discharge holes (supply / discharge holes provided in the heat exchanger)
Claims (2)
同一平衡水素圧で水素平衡温度が異なる複数種類の水素吸蔵合金をそれぞれ収容する複数の容器と、
これらの各容器を連通する水素通路と、
前記各容器に触れる熱媒体温度を変更して、前記各容器の間で水素の移動を行わせる熱媒体変更手段と、を備え、
前記熱媒体変更手段は、
同一平衡水素圧で水素平衡温度が高い水素吸蔵合金である高温合金を封入する容器に、内圧を水素放出圧より高く保つための加熱用熱媒体を供給し、且つ前記高温合金に比較して同一平衡水素圧で水素平衡温度が低い水素吸蔵合金である低温合金を封入する容器に、内圧を水素放出圧より低く保つための放熱用熱媒体を供給し、前記高温合金から前記低温合金に水素を駆動する水素駆動行程を行わせるとともに、
前記高温合金を封入する容器に、内圧を水素放出圧より低く保つための放熱用熱媒体を供給し、且つ前記低温合金を封入する容器に、内圧を水素放出圧より高く保つための冷熱出力用熱媒体を供給し、前記低温合金から前記高温合金に水素を移動させる冷熱出力行程を行わせるように設けられ、
前記高温合金を封入する容器および前記低温合金を封入する容器が設けられた熱交換器と、複数の熱媒体の供給および排出を行う分配器とが相対回転し、
前記熱交換器に設けられた給排穴と、前記分配器に設けられた給排穴との重なり具合により、前記各容器に触れる熱媒体温度を変更する熱交換ユニットであり、
前記水素駆動行程において、前記高温合金を封入する容器に加熱用熱媒体を供給し、その容器の内圧が前記低温合金を封入する容器の内圧よりも上昇した後に、前記低温合金を封入する容器に放熱用熱媒体を供給する手段は、
「回転の位相角をずらして設けた前記分配器の給排穴の構成」によりなされることを特徴とする水素吸蔵合金を利用した熱利用システム。A heat utilization system using a hydrogen storage alloy using the heat absorption during the hydrogen release of the hydrogen storage alloy,
A plurality of containers each containing a plurality of types of hydrogen storage alloys having different hydrogen equilibrium temperatures at the same equilibrium hydrogen pressure;
A hydrogen passage communicating each of these containers;
A heating medium changing means for changing the temperature of the heating medium that touches each of the containers to move hydrogen between the containers;
The heat medium changing means includes
A heating medium for keeping the internal pressure higher than the hydrogen release pressure is supplied to a container that encloses a high-temperature alloy that is a hydrogen storage alloy having the same equilibrium hydrogen pressure and a high hydrogen equilibrium temperature, and is the same as that of the high-temperature alloy. A heat-dissipating heat medium for keeping the internal pressure lower than the hydrogen release pressure is supplied to a container enclosing a low-temperature alloy, which is a hydrogen storage alloy having a low hydrogen equilibrium temperature at an equilibrium hydrogen pressure, and hydrogen is supplied from the high-temperature alloy to the low-temperature alloy. While driving the hydrogen driving process to drive,
Supplying a heat-dissipating heat medium for keeping the internal pressure lower than the hydrogen release pressure to the container enclosing the high temperature alloy, and for cooling output for keeping the internal pressure higher than the hydrogen release pressure in the container enclosing the low temperature alloy A heating medium is provided to perform a cold power output process for transferring hydrogen from the low temperature alloy to the high temperature alloy;
A heat exchanger provided with a container for enclosing the high-temperature alloy and a container for enclosing the low-temperature alloy, and a distributor for supplying and discharging a plurality of heat media rotate relative to each other,
A heat exchange unit that changes the temperature of the heat medium that touches each of the containers, depending on the degree of overlap between the supply and discharge holes provided in the heat exchanger and the supply and discharge holes provided in the distributor;
In the hydrogen driving step , a heating heat medium is supplied to a container enclosing the high temperature alloy, and after the internal pressure of the container is higher than the internal pressure of the container enclosing the low temperature alloy, The means for supplying the heat dissipation heat medium is:
A heat utilization system using a hydrogen storage alloy, characterized in that it is made by “a configuration of a supply / discharge hole of the distributor provided with a rotational phase angle shifted” .
同一平衡水素圧で水素平衡温度が異なる複数種類の水素吸蔵合金をそれぞれ収容する複数の容器と、
これらの各容器を連通する水素通路と、
前記各容器に触れる熱媒体温度を変更して、前記各容器の間で水素の移動を行わせる熱媒体変更手段と、を備え、
前記熱媒体変更手段は、
同一平衡水素圧で水素平衡温度が高い水素吸蔵合金である高温合金を封入する容器に、内圧を水素放出圧より高く保つための加熱用熱媒体を供給し、且つ前記高温合金に比較して同一平衡水素圧で水素平衡温度が低い水素吸蔵合金である低温合金を封入する容器に、内圧を水素放出圧より低く保つための放熱用熱媒体を供給し、前記高温合金から前記低温合金に水素を駆動する水素駆動行程を行わせるとともに、
前記高温合金を封入する容器に、内圧を水素放出圧より低く保つための放熱用熱媒体を供給し、且つ前記低温合金を封入する容器に、内圧を水素放出圧より高く保つための冷熱出力用熱媒体を供給し、前記低温合金から前記高温合金に水素を移動させる冷熱出力行程を行わせるように設けられ、
前記高温合金を封入する容器および前記低温合金を封入する容器が設けられた熱交換器と、複数の熱媒体の供給および排出を行う分配器とが相対回転し、
前記熱交換器に設けられた給排穴と、前記分配器に設けられた給排穴との重なり具合により、前記各容器に触れる熱媒体温度を変更する熱交換ユニットであり、
前記冷熱出力行程において、前記高温合金を封入する容器に放熱用熱媒体を供給し、その容器の内圧が前記低温合金を封入する容器の内圧よりも降下した後に、前記低温合金を封入する容器に冷熱出力用熱媒体を供給する手段は、
「回転の位相角をずらして設けた前記分配器の給排穴の構成」によりなされることを特徴とする水素吸蔵合金を利用した熱利用システム。A heat utilization system using a hydrogen storage alloy using the heat absorption during the hydrogen release of the hydrogen storage alloy,
A plurality of containers each containing a plurality of types of hydrogen storage alloys having different hydrogen equilibrium temperatures at the same equilibrium hydrogen pressure;
A hydrogen passage communicating each of these containers;
A heating medium changing means for changing the temperature of the heating medium that touches each of the containers to move hydrogen between the containers;
The heat medium changing means includes
A heating medium for keeping the internal pressure higher than the hydrogen release pressure is supplied to a container that encloses a high-temperature alloy that is a hydrogen storage alloy having the same equilibrium hydrogen pressure and a high hydrogen equilibrium temperature, and is the same as that of the high-temperature alloy. A heat-dissipating heat medium for keeping the internal pressure lower than the hydrogen release pressure is supplied to a container enclosing a low-temperature alloy, which is a hydrogen storage alloy having a low hydrogen equilibrium temperature at an equilibrium hydrogen pressure, and hydrogen is supplied from the high-temperature alloy to the low-temperature alloy. While driving the hydrogen driving process to drive,
Supplying a heat-dissipating heat medium for keeping the internal pressure lower than the hydrogen release pressure to the container enclosing the high temperature alloy, and for cooling output for keeping the internal pressure higher than the hydrogen release pressure in the container enclosing the low temperature alloy A heating medium is provided to perform a cold power output process for transferring hydrogen from the low temperature alloy to the high temperature alloy;
A heat exchanger provided with a container for enclosing the high-temperature alloy and a container for enclosing the low-temperature alloy, and a distributor for supplying and discharging a plurality of heat media rotate relative to each other,
A heat exchange unit that changes the temperature of the heat medium that touches each of the containers, depending on the degree of overlap between the supply and discharge holes provided in the heat exchanger and the supply and discharge holes provided in the distributor;
In the cooling output process , a heat dissipation heat medium is supplied to a container enclosing the high temperature alloy, and after the internal pressure of the container drops below the internal pressure of the container enclosing the low temperature alloy, the container enclosing the low temperature alloy The means for supplying the heat medium for cold output is:
A heat utilization system using a hydrogen storage alloy, characterized in that it is made by “a configuration of a supply / discharge hole of the distributor provided with a rotational phase angle shifted” .
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