JPH04165271A - 冷熱発生システム - Google Patents
冷熱発生システムInfo
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- JPH04165271A JPH04165271A JP2294363A JP29436390A JPH04165271A JP H04165271 A JPH04165271 A JP H04165271A JP 2294363 A JP2294363 A JP 2294363A JP 29436390 A JP29436390 A JP 29436390A JP H04165271 A JPH04165271 A JP H04165271A
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- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 88
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Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/32—Hydrogen storage
Landscapes
- Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (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。
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、水素吸蔵合金を用いた冷熱発生システムに関
する。
する。
（ロ）従来の技術
従来より、例えば特公昭６０−６９４６５号。
特公昭６２−１１８８号、特公昭６２−１１８９号に示
されるように、水素吸蔵合金が水素を放出する際の吸熱
反応を利用した冷熱発生システムが種々開示されている
。こうした冷熱発生システムは、熱エネルギーのみで駆
動することができ、しかも水素と水素吸蔵合金を冷熱発
生媒体としてしするため、既存のフロンガス等を冷熱発
生媒体とするコンプレッサ式の冷熱発生システムに比べ
、静商かつクリーンであるという大きな利点がある。
されるように、水素吸蔵合金が水素を放出する際の吸熱
反応を利用した冷熱発生システムが種々開示されている
。こうした冷熱発生システムは、熱エネルギーのみで駆
動することができ、しかも水素と水素吸蔵合金を冷熱発
生媒体としてしするため、既存のフロンガス等を冷熱発
生媒体とするコンプレッサ式の冷熱発生システムに比べ
、静商かつクリーンであるという大きな利点がある。
これらのシステムは、いずれも、平衡水素圧力の異なる
２種類の合金を各々、熱交換機能を備えた別々の容器に
充填し、これらの間で水素移動を繰り返す。このシステ
ムでは、水素が平衡水素圧力の高い第２の水素吸蔵合金
（以下、第２の合金と云う）より並行水素圧力の低い第
１の水素吸蔵合金（以下、第１の合金と云う）に移動す
る際に生じる第２の合金での吸熱反応により冷熱発生機
能が得られる。（冷熱発生過程） 一方、この逆方向に水素ガスを移動させて再び第２の合
金側に水素を移動させる再生過程においては、第１の合
金を加熱して、少なくとも第２の合金の常温における平
衡水素圧力より高い水素圧力を第１の合金側で得ること
が必要である。ここで、冷熱発生過程で得られる冷熱温
度は、第１の合金の平衡水素圧力が低い程、低くなり、
より高性能な冷熱発生システムが実現できる。しかし、
再生過程においては、第１の合金の平衡水素圧力が低い
程、第１の合金の加熱温度を高くする必要がある。従来
の冷熱発生システムでは、第１の合金の充填容器の外部
の熱源より、熱媒及び熱交換器を介して、第１の合金を
加熱していたため、熱媒、熱媒管、熱交換器の耐久性等
の問題から、２００℃以上の加熱は極めて困難であり、
したがって、冷熱発生過程で得られる冷熱温度も、−３
０℃以下にすることは、極めて困難であった。
２種類の合金を各々、熱交換機能を備えた別々の容器に
充填し、これらの間で水素移動を繰り返す。このシステ
ムでは、水素が平衡水素圧力の高い第２の水素吸蔵合金
（以下、第２の合金と云う）より並行水素圧力の低い第
１の水素吸蔵合金（以下、第１の合金と云う）に移動す
る際に生じる第２の合金での吸熱反応により冷熱発生機
能が得られる。（冷熱発生過程） 一方、この逆方向に水素ガスを移動させて再び第２の合
金側に水素を移動させる再生過程においては、第１の合
金を加熱して、少なくとも第２の合金の常温における平
衡水素圧力より高い水素圧力を第１の合金側で得ること
が必要である。ここで、冷熱発生過程で得られる冷熱温
度は、第１の合金の平衡水素圧力が低い程、低くなり、
より高性能な冷熱発生システムが実現できる。しかし、
再生過程においては、第１の合金の平衡水素圧力が低い
程、第１の合金の加熱温度を高くする必要がある。従来
の冷熱発生システムでは、第１の合金の充填容器の外部
の熱源より、熱媒及び熱交換器を介して、第１の合金を
加熱していたため、熱媒、熱媒管、熱交換器の耐久性等
の問題から、２００℃以上の加熱は極めて困難であり、
したがって、冷熱発生過程で得られる冷熱温度も、−３
０℃以下にすることは、極めて困難であった。
（ハ）発明が解決しようとする課題
本発明は、上記の点に鑑み為されたものであって、−３
０℃以下の冷熱発生が可能な、高性能冷熱発生システム
を提供することを目的とする。
０℃以下の冷熱発生が可能な、高性能冷熱発生システム
を提供することを目的とする。
（ニ）課題を解決するための手段
このため、本発明の冷熱発生システムでは、第１の合金
を充填した容器と、第１の合金より平衡水素圧力の高い
第２の合金を充填した容器と、を水素移動可能なように
連結し、第２の合金より第１の合金へ、水素が移動する
際におこる第２の合金での水素放出反応に伴う吸熱反応
により冷熱を得る冷熱発生システムにおいて、第１の合
金を加熱する手段として第１の合金を充填する容器内部
に電気ヒータを備え、且つ、第１の合金がＭｇとＮｉも
しくはＣｕを主成分としてしする。
を充填した容器と、第１の合金より平衡水素圧力の高い
第２の合金を充填した容器と、を水素移動可能なように
連結し、第２の合金より第１の合金へ、水素が移動する
際におこる第２の合金での水素放出反応に伴う吸熱反応
により冷熱を得る冷熱発生システムにおいて、第１の合
金を加熱する手段として第１の合金を充填する容器内部
に電気ヒータを備え、且つ、第１の合金がＭｇとＮｉも
しくはＣｕを主成分としてしする。
（ホ）作用
第１の合金を加熱する手段として第１の合金を充填する
容器内部に電気ヒータを備えることにより、第１の合金
を３００℃以上に容易に加熱することが可能となる。そ
の結果、３００℃以上ではじめて１０ａｔｍ以上の高い
平衡水素圧力が得られるＭｇ＊ＮｉもしくはＭ ｇ ｔ
Ｃｕ等のＭｇとＮｉもしくはＣｕを主成分とするＭｇ
系合金をＡ合金として使用しても再生過程を円滑に進行
させることが可能となる。これにより、冷熱発生過程に
おいては、第１の合金の平衡水素圧力が０．２ａｔｍ以
下の極めて低い値に維持でき、従来の冷熱発生システム
では、極めて困難であった一３０℃以下の冷熱発生が可
能な高性能冷熱発生システムが実現できる。
容器内部に電気ヒータを備えることにより、第１の合金
を３００℃以上に容易に加熱することが可能となる。そ
の結果、３００℃以上ではじめて１０ａｔｍ以上の高い
平衡水素圧力が得られるＭｇ＊ＮｉもしくはＭ ｇ ｔ
Ｃｕ等のＭｇとＮｉもしくはＣｕを主成分とするＭｇ
系合金をＡ合金として使用しても再生過程を円滑に進行
させることが可能となる。これにより、冷熱発生過程に
おいては、第１の合金の平衡水素圧力が０．２ａｔｍ以
下の極めて低い値に維持でき、従来の冷熱発生システム
では、極めて困難であった一３０℃以下の冷熱発生が可
能な高性能冷熱発生システムが実現できる。
（へ）実施例
以下、本発明の詳細な説明する。
第１図は、本発明の１実施例に係る冷熱発生システムの
構成を示す。１，１゛は、それぞれ並行水素圧力の比較
的低い第１の合金３、及びこの第１の合金３より並行水
素圧力の高い第２の合金４を充填する耐圧容器、２，２
°は、この耐圧容器１．１゛に設けられた熱交換フィン
、５はバルブである。６は水素配管、７は電気ヒータ
８，８°はファン、９は熱負荷である。なお、第１の合
金として３２０℃で１０ａｔｍの平衡水素圧力を持つＭ
ｇ２Ｎｉを、第２の合金として５０℃で１０ａｔｍの平
衡水素吸収圧力を持つＭｍ Ｎ ｉ ｓ、 ＊Ｃｏ ｏ
、 ｓを使用している。
構成を示す。１，１゛は、それぞれ並行水素圧力の比較
的低い第１の合金３、及びこの第１の合金３より並行水
素圧力の高い第２の合金４を充填する耐圧容器、２，２
°は、この耐圧容器１．１゛に設けられた熱交換フィン
、５はバルブである。６は水素配管、７は電気ヒータ
８，８°はファン、９は熱負荷である。なお、第１の合
金として３２０℃で１０ａｔｍの平衡水素圧力を持つＭ
ｇ２Ｎｉを、第２の合金として５０℃で１０ａｔｍの平
衡水素吸収圧力を持つＭｍ Ｎ ｉ ｓ、 ＊Ｃｏ ｏ
、 ｓを使用している。
第２図は、第１の合金（Ｍｇ２Ｎｉ）、第２の合金（Ｍ
ｍＮ ｉ ｓ、 ＊Ｃｏ。１）の平衡水素圧力と温度の
関係を示す線図上に本実施例の冷熱発生システムの作動
を示した作動サイクル図である。
ｍＮ ｉ ｓ、 ＊Ｃｏ。１）の平衡水素圧力と温度の
関係を示す線図上に本実施例の冷熱発生システムの作動
を示した作動サイクル図である。
これらの図を基に、本実施例の冷熱発生システムの作動
サイクルを冷熱発生過程、再生過程に分けて述べる。冷
熱発生過程では、初期状態として第１の合金（Ｍ ｇ’
ｘ Ｎ ｉ ） ＋ 第２の合金（Ｍ ｍ Ｎ１．１
ｃ Ｏｏ、 ａ）はともに常温であ リ、第２の合金（
Ｍ ｍ Ｎ ｉｒ、 ｓ Ｃｏ。１）が水素吸収状態に
あり、バルブ５は閉じられている。ここで、バルブ５を
開くと、水素ガスはＣの方向にながれ、第１の合金３
（Ｍ ｇ ｌＮ ｉ）では水素吸収による発熱が生じ、
第２の合金４ （ＭｍＮ ｉ ＊、５ＣＯｓ、ｓ）では
、水素放出による吸熱が起こる。この時、ファン８゛を
回転し、第２の合金（Ｍｍ Ｎ ｉ ＊、 ｓｃ Ｏｅ
、 ａ）から発生する冷熱を空気を熱媒体として経路ａ
で熱負荷９にｍ環供給する。同時に、ファン８を回転し
、第１の合金３ （Ｍ ｇ ＊Ｎ ｉ）から発生する熱
を空気を熱媒体として放熱する。この時、第１の合金３
（Ｍ ｇ １Ｎ Ｉ ）の温度は、１５０℃程度とな
るが、その平衡水素圧力はなお０．ｌａｔｍ程度である
ため、第２の合金（ＭｍＮ ｉ 、、 、Ｃｏ０１）の
平衡水素圧力が０，２ａｔｍとなる一３５℃となっても
、なお水素ガスはＣの方向にながれ、第２の合金４ （
ＭｍＮ ｉ、、、Ｃｏｅ、ｓ）では、冷熱発生が維持さ
れる。この冷熱発生過程は、第２図では、状態■■から
状態ＩＩＩへの水素の移動で示され、第１、第２の両合
金の平衡水素圧力と水素吸収量の関係を示す曲線上のプ
ラトー領域に相当する水素ガスの移動をもって完了する
。
サイクルを冷熱発生過程、再生過程に分けて述べる。冷
熱発生過程では、初期状態として第１の合金（Ｍ ｇ’
ｘ Ｎ ｉ ） ＋ 第２の合金（Ｍ ｍ Ｎ１．１
ｃ Ｏｏ、 ａ）はともに常温であ リ、第２の合金（
Ｍ ｍ Ｎ ｉｒ、 ｓ Ｃｏ。１）が水素吸収状態に
あり、バルブ５は閉じられている。ここで、バルブ５を
開くと、水素ガスはＣの方向にながれ、第１の合金３
（Ｍ ｇ ｌＮ ｉ）では水素吸収による発熱が生じ、
第２の合金４ （ＭｍＮ ｉ ＊、５ＣＯｓ、ｓ）では
、水素放出による吸熱が起こる。この時、ファン８゛を
回転し、第２の合金（Ｍｍ Ｎ ｉ ＊、 ｓｃ Ｏｅ
、 ａ）から発生する冷熱を空気を熱媒体として経路ａ
で熱負荷９にｍ環供給する。同時に、ファン８を回転し
、第１の合金３ （Ｍ ｇ ＊Ｎ ｉ）から発生する熱
を空気を熱媒体として放熱する。この時、第１の合金３
（Ｍ ｇ １Ｎ Ｉ ）の温度は、１５０℃程度とな
るが、その平衡水素圧力はなお０．ｌａｔｍ程度である
ため、第２の合金（ＭｍＮ ｉ 、、 、Ｃｏ０１）の
平衡水素圧力が０，２ａｔｍとなる一３５℃となっても
、なお水素ガスはＣの方向にながれ、第２の合金４ （
ＭｍＮ ｉ、、、Ｃｏｅ、ｓ）では、冷熱発生が維持さ
れる。この冷熱発生過程は、第２図では、状態■■から
状態ＩＩＩへの水素の移動で示され、第１、第２の両合
金の平衡水素圧力と水素吸収量の関係を示す曲線上のプ
ラトー領域に相当する水素ガスの移動をもって完了する
。
再生過程では、電気ヒータ７への通電よりヒータの発生
するジュール熱が、内部から直接第１の合金（ＭｇｔＮ
ｉ）に伝熱するため、その温度は容易に３００℃以上と
なり、第１の合金（Ｍ ｇ ｒＮｉ）から水素を１０ａ
ｔｍ以上の圧力で放出させる。なお、この時、ファン８
は停止している。
するジュール熱が、内部から直接第１の合金（ＭｇｔＮ
ｉ）に伝熱するため、その温度は容易に３００℃以上と
なり、第１の合金（Ｍ ｇ ｒＮｉ）から水素を１０ａ
ｔｍ以上の圧力で放出させる。なお、この時、ファン８
は停止している。
この水素ガスは、ｄ方向に流れて第２の合金（ＭｍＮ
ｉ ｓ、ａｃＯｏｌ）に吸収され、発熱反応が起こる。
ｉ ｓ、ａｃＯｏｌ）に吸収され、発熱反応が起こる。
この熱は、ファン８′の回転により、空気を熱媒体とし
て、ｂ方向へ放熱するためＢ合金（ＭｍＮ ｉ ５１ｃ
ｏｏ１）は、１０ａｔｍ以下の平衡水素圧力となる５０
℃以下に保持され、水素ガスは、Ａ、Ｂ両合金の平衡水
素圧力と水素吸収量の関係を示す曲線上のプラトー領域
に相当する量まで流れ続けた後、再生過程を完了する。
て、ｂ方向へ放熱するためＢ合金（ＭｍＮ ｉ ５１ｃ
ｏｏ１）は、１０ａｔｍ以下の平衡水素圧力となる５０
℃以下に保持され、水素ガスは、Ａ、Ｂ両合金の平衡水
素圧力と水素吸収量の関係を示す曲線上のプラトー領域
に相当する量まで流れ続けた後、再生過程を完了する。
この冷熱発生過程は、第２図では状態から状態への水素
の移動で示される。
の移動で示される。
なお、この実施例では、熱負荷９へは冷熱発生過程での
み冷熱を供給する構成であるが、同じものをもう一対構
成して、冷熱発生過程と再生過程を交互に切り替え、連
続的に冷熱を供給することもできる。
み冷熱を供給する構成であるが、同じものをもう一対構
成して、冷熱発生過程と再生過程を交互に切り替え、連
続的に冷熱を供給することもできる。
以」二のように、電気ヒータを用いた平衡水素圧力の極
めて低いＭｇ系合金の内部直接加熱を再生過程として含
む本発明の冷熱発生システムは、−３０℃以下の冷熱発
生が可能であり、従来にない極めて高い性能を持つ。
めて低いＭｇ系合金の内部直接加熱を再生過程として含
む本発明の冷熱発生システムは、−３０℃以下の冷熱発
生が可能であり、従来にない極めて高い性能を持つ。
なお、第１、第２の合金３，４の種類は、水素化平衡特
性に優れ、０．７ｗｔ％以上の水素吸放出が可能な特許
請求の範囲第２項から第７項に示した物から選択するこ
とが、熱効率を高める点で好ましい。
性に優れ、０．７ｗｔ％以上の水素吸放出が可能な特許
請求の範囲第２項から第７項に示した物から選択するこ
とが、熱効率を高める点で好ましい。
（ト）発明の効果
本発明により、はじめて、食品冷凍保存等の多様な用途
に使用できる一３０℃以下の冷熱発生をコンプレッサー
を使わず、水素吸蔵合金及び水素を冷熱発生媒体とした
静粛でクリーンな状態で実現できる。更に、本発明の冷
熱発生システムは、単位重量あたりの水素吸収量が大き
く、しかも安価なＭｇ系合金を使用するため、システム
の軽量化、低廉化が図れ、その工業的価値は、極めて大
きい。
に使用できる一３０℃以下の冷熱発生をコンプレッサー
を使わず、水素吸蔵合金及び水素を冷熱発生媒体とした
静粛でクリーンな状態で実現できる。更に、本発明の冷
熱発生システムは、単位重量あたりの水素吸収量が大き
く、しかも安価なＭｇ系合金を使用するため、システム
の軽量化、低廉化が図れ、その工業的価値は、極めて大
きい。
第１図は、本発明の１実施例に係る冷熱発生システムの
構成図、第２図は、第１の水１／：吸蔵合金（ＭｇｊＮ
ｉ）、第２の水素吸蔵合金（ＭｍＮｉｓ、、Ｃｏｓ、ａ
）の平衡水素圧力と温度の関係を示す線図上に本実施例
の冷熱発生システムの作動を一例として示した作動サイ
クル図である。 １．１′ ・・・耐圧容器、２，２゛ ・・・熱交換
フィン、３，４・・・水素吸蔵合金、５・・・バルブ、
６・・・水素配管、７・・・電気ヒータ、８，８° ・
・・ファン、９・・・熱負荷。
構成図、第２図は、第１の水１／：吸蔵合金（ＭｇｊＮ
ｉ）、第２の水素吸蔵合金（ＭｍＮｉｓ、、Ｃｏｓ、ａ
）の平衡水素圧力と温度の関係を示す線図上に本実施例
の冷熱発生システムの作動を一例として示した作動サイ
クル図である。 １．１′ ・・・耐圧容器、２，２゛ ・・・熱交換
フィン、３，４・・・水素吸蔵合金、５・・・バルブ、
６・・・水素配管、７・・・電気ヒータ、８，８° ・
・・ファン、９・・・熱負荷。
Claims (7)
- （１）第１の水素吸蔵合金を充填した容器と、この第１
の合金より平衡水素圧力の高い第２の水素吸蔵合金を充
填した容器と、を水素移動可能なように連結し、第２の
水素吸蔵合金より第１の水素吸蔵合金へ、水素が移動す
る際に生じる第２の水素吸蔵合金での水素放出反応に伴
う吸熱反応により冷熱を得る冷熱発生システムにおいて
、第１の水素吸蔵合金を加熱する手段として第１の水素
吸蔵合金を充填する容器内部に電気ヒータを備え、且つ
、第１の水素吸蔵合金がＭｇとＮｉもしくはＣｕを主成
分とすることを特徴とした冷熱発生システム。 - （２）上記第１の合金が１５０℃で０．２ａｔｍ以下の
平衡水素吸収圧力を有することを特徴とした特許請求の
範囲第１項に記載の冷熱発生システム。 - （３）上記第１の水素吸蔵合金がＭｇ＿２Ｎｉもしくは
Ｍｇ＿１Ｃｕであることを特徴とした特許請求の範囲第
１項又は第２項に記載の冷熱発生システム。 - （４）上記第２の水素吸蔵合金が希土類元素（Ｌａ、Ｃ
ｅ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｙ等及びその混合物）及びＮｉ
を主成分とするＣａＣｕ＿５型六方晶構造を持つことを
特徴とした特許請求の範囲第１項乃至第３項に記載の冷
熱発生システム。 - （５）上記第２の水素吸蔵合金が第一遷移金属元素及び
Ｓｎ、Ａｌの少なくとも１種を含むことを特徴とした特
許請求の範囲第４項に記載の冷熱発生システム。 - （６）上記第２の水素吸蔵合金がＴｉ、Ｃｒを主成分と
しＭｇＺｎ＿２型、Ｍｇ＿２Ｃｕ型もしくは、Ｍｇ＿２
Ｎｉ型の立方もしくは六方晶構造を持つことを特徴とし
た特許請求の範囲第１項乃至第３項に記載の冷熱発生シ
ステム。 - （７）第２の水素吸蔵合金が第一遷移金属元素及びＳｎ
、Ａｌの少なくとも１種を含むことを特徴とした特許請
求の範囲第６項に記載の冷熱発生システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2294363A JPH04165271A (ja) | 1990-10-30 | 1990-10-30 | 冷熱発生システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2294363A JPH04165271A (ja) | 1990-10-30 | 1990-10-30 | 冷熱発生システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04165271A true JPH04165271A (ja) | 1992-06-11 |
Family
ID=17806744
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2294363A Pending JPH04165271A (ja) | 1990-10-30 | 1990-10-30 | 冷熱発生システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04165271A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108507114A (zh) * | 2017-02-27 | 2018-09-07 | 青岛海尔智能技术研发有限公司 | 一种控制电化学空调系统的方法及装置 |
| CN110030663A (zh) * | 2019-03-26 | 2019-07-19 | 青岛海尔空调器有限总公司 | 一种电化学空调及其控制方法 |
-
1990
- 1990-10-30 JP JP2294363A patent/JPH04165271A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108507114A (zh) * | 2017-02-27 | 2018-09-07 | 青岛海尔智能技术研发有限公司 | 一种控制电化学空调系统的方法及装置 |
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