JPH02242056A - 水素吸蔵合金を用いた冷熱発生装置 - Google Patents

水素吸蔵合金を用いた冷熱発生装置

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JPH02242056A
JPH02242056A JP6308389A JP6308389A JPH02242056A JP H02242056 A JPH02242056 A JP H02242056A JP 6308389 A JP6308389 A JP 6308389A JP 6308389 A JP6308389 A JP 6308389A JP H02242056 A JPH02242056 A JP H02242056A
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JP
Japan
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hydrogen
hydrogen storage
storage alloy
alloy
cold heat
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Pending
Application number
JP6308389A
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English (en)
Inventor
Shin Fujitani
伸 藤谷
Ikuro Yonezu
育郎 米津
Kenji Nasako
名迫 賢二
Akio Furukawa
明男 古川
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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Priority to DE90302631T priority patent/DE69004718T2/de
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/62Absorption based systems

Landscapes

  • Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 本発明は、第1の水素吸蔵合金を収容した容器と、この
第1の水素吸蔵合金よりも平衡水素圧力が高い第2の水
素吸蔵合金を収容した容器と、この二容器間を水素移動
可能に接続した移動路を備え、第1の水素吸蔵合金から
水素を放出して第2の水素吸蔵合金に吸収させ(再生過
程)、第2の水素吸蔵合金から第1の水素吸蔵合金に水
素を放出してこのときの吸熱反応により冷熱を得る冷熱
発生装置に関する。
(ロ)従来の技術 この種の冷熱発生装置を利用した冷暖房装置の一例が特
公昭62−1188号公報、特公昭62−1189号公
報に開示されている。
これらのシステムは、第2の水素吸蔵合金(以下M H
2)から水素を第1の水素吸蔵合金(以下MH,)に放
出する際に冷熱を得るが、連続的な冷熱を得るために、
次にはMH,からMH2に水素を放出して吸収させる必
要がある。そして、この再生過程では、MH,を加熱し
て少くともM H2の常温に於ける平衡圧力より高い作
動圧力をM H+側で必要とした。この点、従来例では
作動圧力として40 ateを要している。
(ハ) 発明が解決しようとした課題 このように、従来例ではMH2での平衡水素吸収圧力が
常温で20 atm以上であり、また使用合金自体も水
素吸放出特性のビステリシス、プラトー傾斜も大きいた
めに、再生過程でMH,を作動圧力が20呑atm以上
になるよう加熱する必要があり、安全性を確保できる容
器の耐圧設計が難しく、必然的に麗熱損失も増大する。
本発明は、安全性を簡便に確保すると共に、顕然損失の
増大を防ぎ、もってシステム効率を向上せんとしたもの
である。
(ニ)課題を解決するための手段 本発明による解決手段は、MHz、MH2を、再生過程
で作動圧力が20atm以下の合金で構成した冷熱発生
装置である。
また、M H+またはM H2は、有効水素移動量が0
、6wt%以上の水素ガスを可逆的に吸放出するための
最少圧力差が自然対数差(有効水素移動量に於ける水素
圧力差)で0.8以下となるようにしている。
更に、上記M H+が少くともZr、Mn及びCoを含
むMgZn2型ラベス相構造の水素吸蔵合金であり、上
歪M H2が、希土類(La、Ce、Nd、Pr、Sm
及びその混合物等)及びN1を少くとも含み、且つ第1
遷移金属元素並びにA41 Snの少くとも一種を選択
的に含むABS型六方晶構造の水素吸蔵合金である。
発生する冷熱は0℃以下の冷凍熱である。MH2は、そ
のプラトー上限に於ける平衡水素吸収圧力が、常温で2
0ati以下となるようにしたものである。
M HIは、少くともZr、Mn及びCoを含むMgZ
n2型ラベス相構造の水素吸蔵合金、あるいは少くとも
希土類(La、Ce、Nd、Pr、Sm及びその混合物
等)及びNiを含み、かつ第1遷移金属元素並びにAI
2.Snの少くとも一種を含むA B s型穴方晶構造
の水素吸蔵合金、あるいは少くともCa、Niを含み、
かつ第1遷移金属元素並びにAI、Sn及び希土類の少
くとも一種を含むABS型六方晶楕遣の水素吸蔵合金、
あるいは少くともTi、Fe、Niを含むAB型立方晶
構造の水素吸蔵合金もしくはこれらの水素吸蔵合金の混
合物である。
M Hzは、希土類(La・、Ce、Nd、Pr、Sm
及びその混合物)及びN1を少くとも含み、且つ第1遷
移金属元素並びにAj?、Snの少くとも一種を選択的
に含むA B s型穴方晶構造の水素吸蔵合金、あるい
はTi、Cr、Mnを少くとも含むMgCu2型ラベス
相構造の立方晶構造の水素吸蔵合金もしくはこれらの水
素吸蔵合金の混合物である。また、M H2は、このA
 B s型穴方晶構造に少くともCeを含ませた水素吸
蔵合金である。
更に、冷熱発生装置は、MH,、M H2の双方が上記
条件の合金で構成される。
(ホ)作用 プラトー上限に於ける平衡水素吸収圧力が常温で20 
atm以下のM H2を用いることにより、再生過程で
の作動圧力を20at1以下としたことができ、容器耐
圧等の点で従来から実績のある容器を用いることができ
、耐圧向上のために容器の熱容量(厚み)を大きくする
必要がなくなる。
また、M Ht、M Hzを最少圧力差が自然対数差で
0.8以下となり、再生過程での加熱温度を低くでき、
可逆性を容易としたので、冷熱の回収効率が上る。
(へ) 実施例 第1図は水素吸蔵合金を用いた冷熱発生装置のシステム
構成図、第2図は本発明実施例の作動サイクルを説明す
る圧力−温度線図であり、以下MH1としてZ r M
 n s、sCoo、vA 1 o、 1. MH2と
してMmN i 3.?Coo、eを夫々用いた第1実
施例をシステム構成から説明する。
耐圧性の容器1.2は100メツシユ程度に粉砕された
M HIを約20kg充填し、耐圧性の容器3.4は1
00メツシユ程度に粉砕されたMf(2を約20kg充
填し、夫々熱交換器5・・・を内装している。容器1と
4間、容器2と3間は、水素ガスの移動路6.7で接続
されており、この移動路6.7には開閉弁8.9を介挿
している。
容器1.2の熱交換器5.5は、駆動用の熱源10と冷
却源11に対して三方弁12・・・によって選択的に接
続される。容器3.4の熱交換器5.5は、上記冷却源
11と冷凍負荷13に対して三方弁12・・・によって
選択的に接続される。
駆動用の熱源10は、100℃〜200℃程度の得やす
い低質熱源で良く、冷却源11は、常温(20’C)の
冷却水を送るものであり、冷凍負荷13は冷凍室等であ
る。熱媒、冷媒は、ポンプ等で強制的に循環される。
このシステムでは、冷熱発生過程と再生過程が同時に実
行される。即ち、容器1と4が冷熱発生過程にあるとき
は、容器2と3が再生過程にあ熱サイクル運転と成る。
第2図も参照して、まず、冷熱発生過程から説明すると
、MHl(ZrMnt、5Coo、1A1o1.)とM
H2(MmN i 3;7c Oo、s)は初期状態で
あり、容器4のM H2は水素を吸収していて常温で約
10.0ats、容器1のM H2は常温で約0.3a
tmにある。ここで、容器1のMH,を冷却源11で冷
却して常温に保持し、開m弁8を開放すると、容器4の
MH,は水素を放出し、移動路6からMH,側に移動さ
せて吸収させ、自身は放出反応による吸熱作用によって
一35℃程度の冷熱を発生し、熱交換器5を介して冷凍
負荷13に与える。このとき、M H2の圧力は約0.
4ataとなり、M H+との間に約0. latmの
差圧(ΔP)を発生するが、これは水素を移動し続ける
ために必要な圧力である。
この際、MH,の平衡水素吸収圧力が低い程、得られる
冷熱の温度は低くなり、冷凍性能を向上する。但し、反
応速度も十分に速くして、ΔPを抑え、低温の冷熱を確
保する。反応終了後には開閉弁8を閉成する。
この冷熱発生過程と同時に容器2と3間では再生過程が
実行されている。水素を吸収している容器2の熱交換器
5を熱源10に接続してM H+を例えば150℃で加
熱し、圧力を約10.1ateに上げ、開閉弁9を開放
し、容器3のM H2を冷却源11で冷却する。即ち、
作動圧力的10. latmで、水素ガスを移動路7を
介して容器3のM H2に移送し、吸収させる。この結
果、容器3のM H2の圧力は約0.4aLmから約1
0.0atsに上り、この反応を上記冷熱発生過程と同
様に10分〜20分程度行なった後に開閉弁9を閉成し
、終了する。
この冷熱発生過程と再生過程を容器1と4、容器2と3
間で繰返すことにより、冷熱サイクル運転が連続する。
斯ろ過程にあって、MHlとMH,のプラトー傾斜やヒ
ステリシスが大きく、実用上必要な有効水素移動IO,
6wt%(対合金比)以上の水素ガスを可逆的に吸放出
するための最少圧力差が自然対数差(有効水素移動量に
於ける水素圧力差)で0.8を越えると、M H、の加
熱温度を200℃以上の高温にする必要が生じ、簡易に
熱源が得られない。そこで、本発明では、この値を0.
8以下として、システムの効率を確保している。
また、MH2のプラトー上限に於ける平衡水素吸収圧力
を常温で20at1以下として、再生過程終了時にも圧
力が20 atmを越えないようにし、耐圧上の安全性
を確保している。
このように、安全性を確保でき、耐圧容器での顕然損失
を抑制でき、効率の、高い高性能な冷熱発生装置(シス
テム)を実現できるのであり、二のためには少くともM
H,とM H2の一方が次の条件を満足するものである
即ち、M HIは、少くともZr、Mn及びC。
を含むMgZn2型ラベス相構造の水素吸蔵合金、ある
いは少くとも希土類(La、Ce、Nd、Pr、Sm及
びその混合物等)及びN1を含み、かつ第1遷移金属元
素並びに八ρ、Snの少くとも一種を含むAB、型六方
晶構造の水素吸蔵合金、あるいは少くともCa、Niを
含み、かつ第1遷移金属元素並びにAj2.Sn及び希
土類の少くとも一種を含むA B s型六方晶構造の水
素吸蔵合金、あるいは少くともTi、Fe、Niを含む
AB型立方品構造の水素吸蔵合金もしくはこれらの水素
吸蔵合金の混合物である。
MH2は、希土類(La、Ce、Nd、Pr、Sm及び
その混合物)及びNiを少くとも含み、且つ第1遷移金
属元素並びにAQ、Snの少くとも一種を選択的に含む
A B s型六方晶構造の水素吸蔵合金、あるいはTi
、Cr、Mnを少くとも含むMgCu、型ラベス相構造
の立方晶構造の水素吸蔵合金もしくはこれらの水素吸蔵
合金の混合物である。また、M H2は、このABS型
六方晶構造に少くともCeを含ませた水素吸蔵合金であ
る。
M H1とM H2を組合せてシステム化し、試験した
結果を従来例の結果と共に次表で示す。
(ト)発明の効果 本発明に依れば、容器等の耐圧設計が容易となり、安全
性を向上できると共に、顕然損失を抑制でき、システム
全体の効率が高い高性能な冷熱発生装置を提供できるも
のである。
【図面の簡単な説明】
第1図は水素吸蔵合金を用いた冷熱発生装置のシステム
構成図、第2図は本発明装置の作動サイクルを説明する
圧力−温度線図である。 1〜4・・・容器、6,7・・・移動路、10・・・熱
源、11・・・冷却源、13・・・冷凍負荷。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1の水素吸蔵合金を収容した容器と、この第1
    の水素吸蔵合金よりも平衡水素圧力が高い第2の水素吸
    蔵合金を収容した容器と、この二容器間を水素移動可能
    に接続した移動路を備え、第1の水素吸蔵合金から水素
    を放出して第2の水素吸蔵合金に吸収させ(再生過程)
    、第2の水素吸蔵合金から第1の水素吸蔵合金に水素を
    放出してこのときの吸熱反応により冷熱を得る冷熱発生
    装置に於いて、上記第1、第2の水素吸蔵合金は上記再
    生過程で作動圧力が20atm以下の合金であることを
    特徴とした水素吸蔵合金を用いた冷熱発生装置。
  2. (2)上記第1の水素吸蔵合金または第2の水素吸蔵合
    金は、有効水素移動量が0.6wt%以上の水素ガスを
    可逆的に吸放出するための最少圧力差が自然対数差(有
    効水素移動量に於ける水素圧力差)で0.8以下である
    ことを特徴とした請求項(1)記載の水素吸蔵合金を用
    いた冷熱発生装置。
  3. (3)上記第1の水素吸蔵合金が、少くともZr、Mn
    及びCoを含むMgZn_2型ラベス相構造の水素吸蔵
    合金であり、上記第2の水素吸蔵合金が、希土類(La
    、Ce、Nd、Pr、Sm及びその混合物等)及びNi
    を少くとも含み、且つ第1遷移金属元素並びにAl、S
    nの少くとも一種を選択的に含むAB_5型六方晶構造
    の水素吸蔵合金であることを特徴とした請求項(1)記
    載の水素吸蔵合金を用いた冷熱発生装置。
JP6308389A 1989-03-13 1989-03-14 水素吸蔵合金を用いた冷熱発生装置 Pending JPH02242056A (ja)

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US07/490,999 US5174367A (en) 1989-03-13 1990-03-09 Thermal utilization system using hydrogen absorbing alloys
EP90302631A EP0388132B1 (en) 1989-03-13 1990-03-13 Thermal utilization system using hydrogen absorbing alloys
DE90302631T DE69004718T2 (de) 1989-03-13 1990-03-13 Thermisches Nutzbarmachungssystem, bei dem Wasserstoff absorbierende Legierungen verwendet werden.

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5409676A (en) * 1992-12-28 1995-04-25 Sanyo Electric Co., Ltd. Heat transfer system utilizing hydrogen absorbing metals

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS601500A (ja) * 1983-06-16 1985-01-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd 金属水素化物用加熱装置
JPS621188A (ja) * 1985-03-14 1987-01-07 Fujitsu Ltd 半導体記憶装置
JPS6298196A (ja) * 1985-10-22 1987-05-07 Sanyo Electric Co Ltd 金属水素化物を利用した熱輸送システム

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS601500A (ja) * 1983-06-16 1985-01-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd 金属水素化物用加熱装置
JPS621188A (ja) * 1985-03-14 1987-01-07 Fujitsu Ltd 半導体記憶装置
JPS6298196A (ja) * 1985-10-22 1987-05-07 Sanyo Electric Co Ltd 金属水素化物を利用した熱輸送システム

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5409676A (en) * 1992-12-28 1995-04-25 Sanyo Electric Co., Ltd. Heat transfer system utilizing hydrogen absorbing metals

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