JPH04270872A - 熱駆動型冷熱発生装置 - Google Patents
熱駆動型冷熱発生装置Info
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- JPH04270872A JPH04270872A JP3082991A JP3082991A JPH04270872A JP H04270872 A JPH04270872 A JP H04270872A JP 3082991 A JP3082991 A JP 3082991A JP 3082991 A JP3082991 A JP 3082991A JP H04270872 A JPH04270872 A JP H04270872A
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- hydrogen
- metal hydride
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- vessel
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- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 51
- 229910052987 metal hydride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 50
- 150000004681 metal hydrides Chemical class 0.000 claims abstract description 50
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 48
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 48
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 20
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 9
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 abstract 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract 1
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- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 7
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- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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- 150000004678 hydrides Chemical class 0.000 description 1
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、金属水素化物を利用し
た熱駆動型冷熱発生装置に関する。
た熱駆動型冷熱発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】本発明に先行する特公昭６３−４１１１
号公報に記載された従来の熱駆動型冷熱発生装置では、
図４に示すように平衡水素圧力の高い高圧金属水素化物
Ｍ２Ｈ と平衡水素圧力の低い低圧金属水素化物Ｍ１Ｈ
を用い、低圧金属水素化物Ｍ１Ｈを加熱源Ａにて加熱す
ることで水素を発生し、この発生水素を高圧金属水素化
物Ｍ２Ｈに発熱的に吸蔵させ、次に高圧金属水素化物Ｍ
２Ｈの発熱を外気Ｂに放出した後、この高圧金属水素化
物Ｍ２Ｈから吸熱的に水素を放出し、斯るサイクルを繰
り返すことで、高圧金属水素化物Ｍ２Ｈの吸熱を冷却
負荷Ｃの冷却に利用してい る。
号公報に記載された従来の熱駆動型冷熱発生装置では、
図４に示すように平衡水素圧力の高い高圧金属水素化物
Ｍ２Ｈ と平衡水素圧力の低い低圧金属水素化物Ｍ１Ｈ
を用い、低圧金属水素化物Ｍ１Ｈを加熱源Ａにて加熱す
ることで水素を発生し、この発生水素を高圧金属水素化
物Ｍ２Ｈに発熱的に吸蔵させ、次に高圧金属水素化物Ｍ
２Ｈの発熱を外気Ｂに放出した後、この高圧金属水素化
物Ｍ２Ｈから吸熱的に水素を放出し、斯るサイクルを繰
り返すことで、高圧金属水素化物Ｍ２Ｈの吸熱を冷却
負荷Ｃの冷却に利用してい る。
【０００３】しかしながらこの種従来の熱駆動型冷熱発
生装置では、加熱源Ａの加熱エネルギーが過剰であった
場合、その過剰エネルギーは結局、水素化物容器Ｄ，Ｅ
から外気Ｂに捨て去られ有効利用されないという欠点が
ある。
生装置では、加熱源Ａの加熱エネルギーが過剰であった
場合、その過剰エネルギーは結局、水素化物容器Ｄ，Ｅ
から外気Ｂに捨て去られ有効利用されないという欠点が
ある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前述の欠点を
解消し、余剰の熱エネルギーを有効利用するものである
。
解消し、余剰の熱エネルギーを有効利用するものである
。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、平衡水素圧力
の高い第１金属水素化物と該第１金属水素化物より平衡
水素圧力の低い第２金属水素化物を用い、第２金属水素
化物から加熱により水素を発生し、この発生水素を第１
金属水素化物に発熱的に吸蔵させる第１サイクルと、第
１金属水素化物から吸熱的に水素を放出し、この放出水
素を第２金属水素化物に発熱的に吸蔵させる第２サイク
ルを有し、第１金属水素化物の水素放出に伴う吸熱を冷
熱として利用してなるものであって、第２金属水素化物
から発生した水素を第１金属水素化物に案内する導管に
タービンを介設し、このタービンにより発電してなるも
のである。
の高い第１金属水素化物と該第１金属水素化物より平衡
水素圧力の低い第２金属水素化物を用い、第２金属水素
化物から加熱により水素を発生し、この発生水素を第１
金属水素化物に発熱的に吸蔵させる第１サイクルと、第
１金属水素化物から吸熱的に水素を放出し、この放出水
素を第２金属水素化物に発熱的に吸蔵させる第２サイク
ルを有し、第１金属水素化物の水素放出に伴う吸熱を冷
熱として利用してなるものであって、第２金属水素化物
から発生した水素を第１金属水素化物に案内する導管に
タービンを介設し、このタービンにより発電してなるも
のである。
【０００６】
【作用】本発明によれば、第２金属水素化物の加熱源の
温度が過剰上昇した場合、この加熱源の過剰の熱エネル
ギーは水素ガス圧力のアップに転換され発電用タービン
の駆動力アップに有効利用されるようになり、その有効
利用分だけ発電量がアップして熱駆動型冷熱発生装置の
エネルギー効率が高まる。
温度が過剰上昇した場合、この加熱源の過剰の熱エネル
ギーは水素ガス圧力のアップに転換され発電用タービン
の駆動力アップに有効利用されるようになり、その有効
利用分だけ発電量がアップして熱駆動型冷熱発生装置の
エネルギー効率が高まる。
【０００７】
【実施例】次に本発明の一実施例について説明する。
【０００８】図１において、１，２はこの装置の作動温
度範囲において平衡水素圧力の低いＭｍＮｉ５ 系の金
属水素化物ＭＨ２ を収納した容器、３，４はこの装置
の作動温度範囲において水素平衡圧力の高いＬａＮｉ５
系の金属水素化物ＭＨ１ を収納した容器、５は容器
１，２を選択的に加熱する加熱源、６は容器１，２，３
，４の熱を選択的に放熱させる放熱部、７は容器３，４
の冷熱によって選択的に冷却される冷却負荷である。８
は容器１，２を加熱部５又は放熱部６に交互に熱交換接
続する低圧側切り替え手段で、三方弁９ａ，９ｂ，９ｃ
，９ｄと管体１０ａ，１０ｂ等から構成されている。１
１は容器３，４を放熱部６又は冷却負荷７に交互に熱交
換接続する高圧側切り替え手段で、三方弁９ｅ，９ｆ，
９ｇ，９ｈと管体１０ｃ，１０ｄ等から構成されている
。前記加熱源５はボイラー等で形成され、オイル等の熱
媒を加熱して低圧側切り替え手段８により容器１又は容
器２へ熱交換的に送り込む。前記放熱部６は外気等に放
熱すべく構成されると共に、低圧側切り替え手段８によ
り、加熱源５と非接続状態の容器１又は容器２へ選択的
に接続される。前記冷却負荷７はアルコール等の熱媒体
を使用しこの熱媒体を高圧側切り替え手段１１により容
器３又は容器４との間で循環させることで前記放熱部６
と非接続状態の容器３又は容器４から冷熱を取得してい
る。
度範囲において平衡水素圧力の低いＭｍＮｉ５ 系の金
属水素化物ＭＨ２ を収納した容器、３，４はこの装置
の作動温度範囲において水素平衡圧力の高いＬａＮｉ５
系の金属水素化物ＭＨ１ を収納した容器、５は容器
１，２を選択的に加熱する加熱源、６は容器１，２，３
，４の熱を選択的に放熱させる放熱部、７は容器３，４
の冷熱によって選択的に冷却される冷却負荷である。８
は容器１，２を加熱部５又は放熱部６に交互に熱交換接
続する低圧側切り替え手段で、三方弁９ａ，９ｂ，９ｃ
，９ｄと管体１０ａ，１０ｂ等から構成されている。１
１は容器３，４を放熱部６又は冷却負荷７に交互に熱交
換接続する高圧側切り替え手段で、三方弁９ｅ，９ｆ，
９ｇ，９ｈと管体１０ｃ，１０ｄ等から構成されている
。前記加熱源５はボイラー等で形成され、オイル等の熱
媒を加熱して低圧側切り替え手段８により容器１又は容
器２へ熱交換的に送り込む。前記放熱部６は外気等に放
熱すべく構成されると共に、低圧側切り替え手段８によ
り、加熱源５と非接続状態の容器１又は容器２へ選択的
に接続される。前記冷却負荷７はアルコール等の熱媒体
を使用しこの熱媒体を高圧側切り替え手段１１により容
器３又は容器４との間で循環させることで前記放熱部６
と非接続状態の容器３又は容器４から冷熱を取得してい
る。
【０００９】１２ａ，１２ｂは容器１に接続した逆止弁
、１２ｃ，１２ｄは容器２に接続した逆止弁、１２ｅ，
１２ｆは容器３に接続した逆止弁、１２ｇ，１２ｈは容
器４に接続した逆止弁、１３は逆止弁１２ａ，１２ｃに
夫々直列接続した水素導管、１４は逆止弁１２ｂ，１２
ｆを互いに接続する水素導管、１５は逆止弁１２ｄ，１
２ｈを互いに接続する水素導管、１６は逆止弁１２ｅ，
１２ｇに夫々直列接続した水素導管である。水素導管１
３，１６は、後述のように第２金属水素化物ＭＨ２ か
ら発生した水素をこの導管１３に導入し更に導管１６を
経て第１金属水素化物ＭＨ１ に案内すべく機能する。
、１２ｃ，１２ｄは容器２に接続した逆止弁、１２ｅ，
１２ｆは容器３に接続した逆止弁、１２ｇ，１２ｈは容
器４に接続した逆止弁、１３は逆止弁１２ａ，１２ｃに
夫々直列接続した水素導管、１４は逆止弁１２ｂ，１２
ｆを互いに接続する水素導管、１５は逆止弁１２ｄ，１
２ｈを互いに接続する水素導管、１６は逆止弁１２ｅ，
１２ｇに夫々直列接続した水素導管である。水素導管１
３，１６は、後述のように第２金属水素化物ＭＨ２ か
ら発生した水素をこの導管１３に導入し更に導管１６を
経て第１金属水素化物ＭＨ１ に案内すべく機能する。
【００１０】１７は前記切り替え手段８，１１等を制御
する制御部で、具体的にはマイクロコンピュータ等で形
成され 前記逆止弁９ａ〜９ｈに夫々電気的に接続さ
れこれらを適当なタイミングで開閉制御する。この制御
部１７のプログラム構成についてはこの熱駆動型冷熱発
生装置の動作と共に後述される。
する制御部で、具体的にはマイクロコンピュータ等で形
成され 前記逆止弁９ａ〜９ｈに夫々電気的に接続さ
れこれらを適当なタイミングで開閉制御する。この制御
部１７のプログラム構成についてはこの熱駆動型冷熱発
生装置の動作と共に後述される。
【００１１】而して前記水素導管１３，１６は、ガスタ
ービン１８を介設してある。ガスタービン１８は発電機
１９を備えこの発電機１９を水素の流通圧力を動力とし
て回転させることで発電を行う。ガスタービン１８は、
三方切り替え弁１８ａ，１８ｂを備えこれら各弁１８ａ
，１８ｂを制御部１７にて切り替え制御することで、そ
の発電時には矢印Ｘで示すように水素を流通させる。 斯る発電は、加熱源５の温度が過剰上昇した場合に、導
管１３内のガス圧の上昇を検出して各弁１８ａ，１８ｂ
を自動切り替えすることで実行され、その電気エネルギ
ーは、前記制御部１７や、この熱駆動型冷熱発生装置に
て負荷冷却される他の装置（図示しない）等の駆動用等
に有効利用される。またガスタービン１８では、発電を
必要としない場合は、各弁１８ａ，１８ｂの切り替えに
より、水素をこのガスタービン１８内を流通させること
なく直接、導管１３から導管１６へ素通りさせる。この
ガスタービン１８については、加熱源５が通常の温度状
態であっても常時水素ガスをガスタービン１８内を流通
させるもの、また、加熱による水素ガス圧力値に対応し
て各弁１８ａ，１８ｂの開口面積を調節することでター
ビン１８内のバイパス水素流量を相対的に調整するもの
等も実施される。
ービン１８を介設してある。ガスタービン１８は発電機
１９を備えこの発電機１９を水素の流通圧力を動力とし
て回転させることで発電を行う。ガスタービン１８は、
三方切り替え弁１８ａ，１８ｂを備えこれら各弁１８ａ
，１８ｂを制御部１７にて切り替え制御することで、そ
の発電時には矢印Ｘで示すように水素を流通させる。 斯る発電は、加熱源５の温度が過剰上昇した場合に、導
管１３内のガス圧の上昇を検出して各弁１８ａ，１８ｂ
を自動切り替えすることで実行され、その電気エネルギ
ーは、前記制御部１７や、この熱駆動型冷熱発生装置に
て負荷冷却される他の装置（図示しない）等の駆動用等
に有効利用される。またガスタービン１８では、発電を
必要としない場合は、各弁１８ａ，１８ｂの切り替えに
より、水素をこのガスタービン１８内を流通させること
なく直接、導管１３から導管１６へ素通りさせる。この
ガスタービン１８については、加熱源５が通常の温度状
態であっても常時水素ガスをガスタービン１８内を流通
させるもの、また、加熱による水素ガス圧力値に対応し
て各弁１８ａ，１８ｂの開口面積を調節することでター
ビン１８内のバイパス水素流量を相対的に調整するもの
等も実施される。
【００１２】次に前記熱駆動型冷熱発生装置の動作を図
２を参照して説明する。図２は横軸に絶対温度Ｔの逆数
、縦軸に平衡水素圧力Ｐの対数を夫々とって、前記熱駆
動型冷熱発生装置のサイクル線図を示すものであり、前
記第１金属水素化物ＭＨ１ 及び前記第２金属水素化物
ＭＨ２ の夫々についての温度と圧力の特性図も示され
ている。
２を参照して説明する。図２は横軸に絶対温度Ｔの逆数
、縦軸に平衡水素圧力Ｐの対数を夫々とって、前記熱駆
動型冷熱発生装置のサイクル線図を示すものであり、前
記第１金属水素化物ＭＨ１ 及び前記第２金属水素化物
ＭＨ２ の夫々についての温度と圧力の特性図も示され
ている。
【００１３】前記熱駆動型冷熱発生装置では、その第１
サイクルにおいて加熱源５のボイラーにより熱媒オイル
を加熱しこの加熱オイルを容器１との間で循環させる。 すると容器１内の第２金属水素化物ＭＨ２ は加熱され
、ＳＡ点で示すように容器１内の水素は高温高圧化し１
０〜２０ａｔｍとなる。この高温高圧水素は、図１の矢
印Ｘで示すように逆止弁１２ａを開いて導管１３を通り
ガスタービン１８を駆動することでそのエネルギーが消
費され低圧化して１０ａｔｍ以下となり水素導管１６、
逆止弁１２ｅを通り容器３内の第１金属水素化物ＭＨ１
に発熱的に吸蔵されＳＢ点状態になる。
サイクルにおいて加熱源５のボイラーにより熱媒オイル
を加熱しこの加熱オイルを容器１との間で循環させる。 すると容器１内の第２金属水素化物ＭＨ２ は加熱され
、ＳＡ点で示すように容器１内の水素は高温高圧化し１
０〜２０ａｔｍとなる。この高温高圧水素は、図１の矢
印Ｘで示すように逆止弁１２ａを開いて導管１３を通り
ガスタービン１８を駆動することでそのエネルギーが消
費され低圧化して１０ａｔｍ以下となり水素導管１６、
逆止弁１２ｅを通り容器３内の第１金属水素化物ＭＨ１
に発熱的に吸蔵されＳＢ点状態になる。
【００１４】また熱駆動型冷熱発生装置では、第２サイ
クルにおいては、容器２内はその内部の金属水素化物Ｍ
Ｈ２ が放熱部６により常温に保持され常温低圧の状態
にあり、一方、容器４内はその内部の金属水素化物ＭＨ
１ の水素平衡の高圧特性に起因して常温高圧の状態に
あり、このため、図１の矢印Ｙで示すように容器４から
容器２に向かって水素の流れが生じ、この水素は容器４
の金属水素化物ＭＨ１ から吸熱的に発生し逆止弁１２
ｈ、水素導管１５及び逆止弁１２ｄを通って容器２内に
流入して金属水素化物ＭＨ２ に発熱的に吸蔵される。 この際に発生した吸熱による冷熱は高圧側切り替え手段
１１の切り替え状態により冷却負荷７に供給される。こ
の時、容器４の内部は金属水素化物ＭＨ１ の水素発生
により高圧のＳＤ状態に保持され、また容器２の内部は
その金属水素化物ＭＨ２ が放熱部６から放熱し続ける
ため前記ＳＤ状態より低圧のＳＣ状態に保持される。こ
の状態はこの第２サイクルの終了するまで継続する。
クルにおいては、容器２内はその内部の金属水素化物Ｍ
Ｈ２ が放熱部６により常温に保持され常温低圧の状態
にあり、一方、容器４内はその内部の金属水素化物ＭＨ
１ の水素平衡の高圧特性に起因して常温高圧の状態に
あり、このため、図１の矢印Ｙで示すように容器４から
容器２に向かって水素の流れが生じ、この水素は容器４
の金属水素化物ＭＨ１ から吸熱的に発生し逆止弁１２
ｈ、水素導管１５及び逆止弁１２ｄを通って容器２内に
流入して金属水素化物ＭＨ２ に発熱的に吸蔵される。 この際に発生した吸熱による冷熱は高圧側切り替え手段
１１の切り替え状態により冷却負荷７に供給される。こ
の時、容器４の内部は金属水素化物ＭＨ１ の水素発生
により高圧のＳＤ状態に保持され、また容器２の内部は
その金属水素化物ＭＨ２ が放熱部６から放熱し続ける
ため前記ＳＤ状態より低圧のＳＣ状態に保持される。こ
の状態はこの第２サイクルの終了するまで継続する。
【００１５】また熱駆動型冷熱発生装置では、前述の第
１サイクル及び第２サイクルの終了後に、前記切り替え
手段８，１１を切り替えることで、容器１と容器２を互
いに逆にして夫々放熱部６と加熱手段５に接続すると共
に、容器３と容器４を互いに逆にして夫々冷却負荷７と
放熱部６に接続し、斯る接続状態にて、図３の矢印Ｘ，
Ｙで示すように前述と同様な第１サイクル及び第２サイ
クルを繰り返すことで、連続的に冷熱及び発電が得られ
る。
１サイクル及び第２サイクルの終了後に、前記切り替え
手段８，１１を切り替えることで、容器１と容器２を互
いに逆にして夫々放熱部６と加熱手段５に接続すると共
に、容器３と容器４を互いに逆にして夫々冷却負荷７と
放熱部６に接続し、斯る接続状態にて、図３の矢印Ｘ，
Ｙで示すように前述と同様な第１サイクル及び第２サイ
クルを繰り返すことで、連続的に冷熱及び発電が得られ
る。
【００１６】前記熱駆動型冷熱発生装置では、第２金属
水素化物ＭＨ２ の加熱源５の温度が過剰上昇した場合
、この加熱源５の過剰の熱エネルギーは水素ガス圧力の
アップに転換されタービン１８の駆動力アップに有効利
用されるようになる。
水素化物ＭＨ２ の加熱源５の温度が過剰上昇した場合
、この加熱源５の過剰の熱エネルギーは水素ガス圧力の
アップに転換されタービン１８の駆動力アップに有効利
用されるようになる。
【００１７】
【発明の効果】本発明によれば、第２金属水素化物の加
熱源の温度が過剰上昇した場合、この加熱源の過剰の熱
エネルギーは水素ガス圧力のアップに転換され発電用タ
ービンの駆動力アップに有効利用されるようになり、そ
の有効利用分だけ熱駆動型冷熱発生装置のエネルギー効
率を高め得る。
熱源の温度が過剰上昇した場合、この加熱源の過剰の熱
エネルギーは水素ガス圧力のアップに転換され発電用タ
ービンの駆動力アップに有効利用されるようになり、そ
の有効利用分だけ熱駆動型冷熱発生装置のエネルギー効
率を高め得る。
【図１】本発明の一実施例の構成図である。
【図２】同実施例の動作説明図である。
【図３】同実施例における後続のサイクルの動作説明図
である。
である。
【図４】従来例の構成図である。
１３ 導管
１６ 導管
１８ タービン
１９ 発電機
ＭＨ１ 第１金属水素化物
ＭＨ２ 第２金属水素化物
Claims (1)
- 【請求項１】 平衡水素圧力の高い第１金属水素化物
と該第１金属水素化物より平衡水素圧力の低い第２金属
水素化物を用い、第２金属水素化物から加熱により水素
を発生し、この発生水素を第１金属水素化物に発熱的に
吸蔵させる第１サイクルと、第１金属水素化物から吸熱
的に水素を放出し、この放出水素を第２金属水素化物に
発熱的に吸蔵させる第２サイクルを有し、第１金属水素
化物の水素放出に伴う吸熱を冷熱として利用してなるも
のであって、第２金属水素化物から発生した水素を第１
金属水素化物に案内する導管にタービンを介設し、この
タービンにより発電してなることを特徴とする熱駆動型
冷熱発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3082991A JP2840469B2 (ja) | 1991-02-26 | 1991-02-26 | 熱駆動型冷熱発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3082991A JP2840469B2 (ja) | 1991-02-26 | 1991-02-26 | 熱駆動型冷熱発生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04270872A true JPH04270872A (ja) | 1992-09-28 |
| JP2840469B2 JP2840469B2 (ja) | 1998-12-24 |
Family
ID=12314593
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3082991A Expired - Lifetime JP2840469B2 (ja) | 1991-02-26 | 1991-02-26 | 熱駆動型冷熱発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2840469B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008155543A2 (en) * | 2007-06-18 | 2008-12-24 | Thermal Energy Systems Ltd | Heat pump |
-
1991
- 1991-02-26 JP JP3082991A patent/JP2840469B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008155543A2 (en) * | 2007-06-18 | 2008-12-24 | Thermal Energy Systems Ltd | Heat pump |
| WO2008155543A3 (en) * | 2007-06-18 | 2009-03-05 | Thermal Energy Systems Ltd | Heat pump |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2840469B2 (ja) | 1998-12-24 |
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