JPH08189378A - 水素吸蔵合金を使用した排熱利用発電方法及び装置 - Google Patents
水素吸蔵合金を使用した排熱利用発電方法及び装置Info
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- JPH08189378A JPH08189378A JP7018448A JP1844895A JPH08189378A JP H08189378 A JPH08189378 A JP H08189378A JP 7018448 A JP7018448 A JP 7018448A JP 1844895 A JP1844895 A JP 1844895A JP H08189378 A JPH08189378 A JP H08189378A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 全体設備が小形かつ低コストであり、かつ排
熱回収効率の向上した水素吸蔵合金使用の排熱利用発電
方法及び装置を提供する。 【構成】 水素吸蔵合金を収容した一方の熱交換器に排
熱流体を導入させて水素吸蔵合金を加熱し、これによっ
て得られた所定圧力の水素ガスをタービンに導入して発
電機を回転させ、タービン内で膨張した水素ガスを他方
の熱交換器に導入して水素ガスを水素吸蔵合金に吸蔵さ
せ、次に、他方の熱交換器に排熱流体を導入して水素吸
蔵合金を加熱し、これによって得られた所定圧力の水素
ガスをタービンに導入して発電機を回転させ、タービン
内で膨張した水素ガスを前記一方の熱交換器に導入して
水素ガスを水素吸蔵合金に吸蔵させ、この行程を繰返し
て連続的に排熱流体の持つ熱エネルギをタービンで回収
すること。
熱回収効率の向上した水素吸蔵合金使用の排熱利用発電
方法及び装置を提供する。 【構成】 水素吸蔵合金を収容した一方の熱交換器に排
熱流体を導入させて水素吸蔵合金を加熱し、これによっ
て得られた所定圧力の水素ガスをタービンに導入して発
電機を回転させ、タービン内で膨張した水素ガスを他方
の熱交換器に導入して水素ガスを水素吸蔵合金に吸蔵さ
せ、次に、他方の熱交換器に排熱流体を導入して水素吸
蔵合金を加熱し、これによって得られた所定圧力の水素
ガスをタービンに導入して発電機を回転させ、タービン
内で膨張した水素ガスを前記一方の熱交換器に導入して
水素ガスを水素吸蔵合金に吸蔵させ、この行程を繰返し
て連続的に排熱流体の持つ熱エネルギをタービンで回収
すること。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は水素吸蔵合金を利用して
１００°Ｃ前後の比較的高温の排熱からエネルギを回収
する方法及び装置に関し、更に詳しくは、水素吸蔵合金
から放出される水素によってタービンを回転させ、もっ
て排熱からエネルギを回収する方法及び装置に関する。
１００°Ｃ前後の比較的高温の排熱からエネルギを回収
する方法及び装置に関し、更に詳しくは、水素吸蔵合金
から放出される水素によってタービンを回転させ、もっ
て排熱からエネルギを回収する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、ランタンニッケル等の水素吸蔵
合金は、大量の水素を吸蔵する合金として知られてい
る。この従来公知の水素吸蔵合金は、少量の水素吸蔵合
金の中に大量の水素を吸蔵できるので、種々の分野の技
術に転用されつつある。
合金は、大量の水素を吸蔵する合金として知られてい
る。この従来公知の水素吸蔵合金は、少量の水素吸蔵合
金の中に大量の水素を吸蔵できるので、種々の分野の技
術に転用されつつある。
【０００３】その中の一つとして、水素吸蔵合金を加熱
することにより該水素吸蔵合金から放出される水素ガス
を使用してタービンを回転駆動し、もって発電する方法
も技術文献に散見される。しかしながら、公知の水素吸
蔵合金を用いて発電する方法及び装置は、その具体的構
成や実験データ等は知られていない。
することにより該水素吸蔵合金から放出される水素ガス
を使用してタービンを回転駆動し、もって発電する方法
も技術文献に散見される。しかしながら、公知の水素吸
蔵合金を用いて発電する方法及び装置は、その具体的構
成や実験データ等は知られていない。
【０００４】一方、排熱のエネルギーを電気エネルギと
して回収するシステムも種々提案されている。その代表
的なシステムは、排熱を低温ランキンサイクルの熱源と
し、このランキンサイクルによって作動されるタービン
によって発電するものである。
して回収するシステムも種々提案されている。その代表
的なシステムは、排熱を低温ランキンサイクルの熱源と
し、このランキンサイクルによって作動されるタービン
によって発電するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来公
知の低温ランキンサイクルを利用するものでは、大型の
凝縮器を必要とするため、システム全体が大型化し、設
備も高コストとなってしまう。このため、単位電力当た
りの発電コストが高くなって実用化が困難であった。ま
た、前記公知の水素吸蔵合金を使用した排熱エネルギの
回収システムは、そのシステムとしての詳細が不明確で
あり、かつ具体的構成も不明確であるため、実用化の対
象とはなっていない。また、効率的なエネルギ回収のた
めの工夫も見られない。
知の低温ランキンサイクルを利用するものでは、大型の
凝縮器を必要とするため、システム全体が大型化し、設
備も高コストとなってしまう。このため、単位電力当た
りの発電コストが高くなって実用化が困難であった。ま
た、前記公知の水素吸蔵合金を使用した排熱エネルギの
回収システムは、そのシステムとしての詳細が不明確で
あり、かつ具体的構成も不明確であるため、実用化の対
象とはなっていない。また、効率的なエネルギ回収のた
めの工夫も見られない。
【０００６】そこで、本発明の目的は、前記従来公知の
排熱回収システムの欠点を改善し、水素吸蔵合金を使用
することによって全体設備が小形かつ低コストであり、
かつシステムとしての排熱回収効率の向上した排熱利用
発電方法及び装置を提供せんとするにある。
排熱回収システムの欠点を改善し、水素吸蔵合金を使用
することによって全体設備が小形かつ低コストであり、
かつシステムとしての排熱回収効率の向上した排熱利用
発電方法及び装置を提供せんとするにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴とするとこ
ろは、以下のような方法にある。即ち、水素吸蔵合金を
収容した第１と第２の２個の熱交換器と、排熱流体を前
記２個の熱交換器へ交互に導入させる第１の切り替え弁
と、冷却流体を前記２個の熱交換器へ交互に導入させる
第２の切り替え弁と、前記２個の熱交換器と連通するタ
ービンと、該タービンに連結された発電機と、からなる
水素吸蔵合金を使用した排熱利用発電方法において、第
１の熱交換器に排熱流体を導入して水素吸蔵合金を加熱
し、これによって所定圧力の水素ガスを発生させ、該水
素ガスをタービンに導入して発電機を回転させ、第２の
熱交換器を冷却流体で冷却し、前記タービン内で膨張し
た水素ガスを該第２の熱交換器に導入して水素ガスを水
素吸蔵合金に吸蔵させ、前記第１の熱交換器の水素吸蔵
合金に吸蔵された水素ガスの残量が低減した時に前記第
１の切り替え弁と第２の切り替え弁を切り替え、次に、
第２の熱交換器に排熱流体を導入して水素吸蔵合金を加
熱し、これによって所定圧力の水素ガスを発生させ、該
水素ガスをタービンに導入して発電機を回転させ、前記
第１の熱交換器を冷却流体で冷却し、前記タービン内で
膨張した水素ガスを該第１の熱交換器に導入して水素ガ
スを水素吸蔵合金に吸蔵させ、前記第２の熱交換器の水
素吸蔵合金に吸蔵された水素ガスの残量が低減した時に
前記第１の切り替え弁と第２の切り替え弁を切り替え、
再度前記第１の熱交換器に排熱流体を導入する行程とし
て上述の行程を繰返し、もって連続的に排熱流体の持つ
熱エネルギを回収してなることを特徴とする水素吸蔵合
金を使用した排熱利用発電方法。
ろは、以下のような方法にある。即ち、水素吸蔵合金を
収容した第１と第２の２個の熱交換器と、排熱流体を前
記２個の熱交換器へ交互に導入させる第１の切り替え弁
と、冷却流体を前記２個の熱交換器へ交互に導入させる
第２の切り替え弁と、前記２個の熱交換器と連通するタ
ービンと、該タービンに連結された発電機と、からなる
水素吸蔵合金を使用した排熱利用発電方法において、第
１の熱交換器に排熱流体を導入して水素吸蔵合金を加熱
し、これによって所定圧力の水素ガスを発生させ、該水
素ガスをタービンに導入して発電機を回転させ、第２の
熱交換器を冷却流体で冷却し、前記タービン内で膨張し
た水素ガスを該第２の熱交換器に導入して水素ガスを水
素吸蔵合金に吸蔵させ、前記第１の熱交換器の水素吸蔵
合金に吸蔵された水素ガスの残量が低減した時に前記第
１の切り替え弁と第２の切り替え弁を切り替え、次に、
第２の熱交換器に排熱流体を導入して水素吸蔵合金を加
熱し、これによって所定圧力の水素ガスを発生させ、該
水素ガスをタービンに導入して発電機を回転させ、前記
第１の熱交換器を冷却流体で冷却し、前記タービン内で
膨張した水素ガスを該第１の熱交換器に導入して水素ガ
スを水素吸蔵合金に吸蔵させ、前記第２の熱交換器の水
素吸蔵合金に吸蔵された水素ガスの残量が低減した時に
前記第１の切り替え弁と第２の切り替え弁を切り替え、
再度前記第１の熱交換器に排熱流体を導入する行程とし
て上述の行程を繰返し、もって連続的に排熱流体の持つ
熱エネルギを回収してなることを特徴とする水素吸蔵合
金を使用した排熱利用発電方法。
【０００８】本発明の他の特徴とするところは次のよう
な装置にある。即ち、水素吸蔵合金を収容した第１と第
２の２個の熱交換器と、排熱流体を前記２個の熱交換器
へ導入させて排出する排熱流体流通通路と、排熱流体を
前記２個の熱交換器へ交互に導入させる第１の切り替え
弁と、冷却流体を前記２個の熱交換器へ導入させて排出
する冷却流体流通通路と、冷却流体を前記２個の熱交換
器へ交互に導入させる第２の切り替え弁と、水素ガスの
膨張によって回転するタービンと、該タービンに連結さ
れた発電機と、前記２個の熱交換器とタービンの高圧側
とを連通する第１の水素ガス循環通路と、前記２個の熱
交換器とタービンの低圧側とを連通する第２の水素ガス
循環通路と、前記第１の水素ガス循環通路に設けられた
第３の切り替え弁と、前記第２の水素ガス循環通路に設
けられた第４の切り替え弁と、前記第１の切り替え弁な
いし第４切り替え弁を切り替え制御する制御装置と、か
らなり、前記制御装置が、第１の熱交換器に排熱流体を
導入し、第２の熱交換器を冷却流体を導入し、第１の熱
交換器内で発生した水素ガスをタービンの高圧側に導入
し、タービンで膨張した水素ガスを第２の熱交換器に導
入する第１の行程と、第２の熱交換器に排熱流体を導入
し、第１の熱交換器を冷却流体を導入し、第２の熱交換
器内で発生した水素ガスをタービンの高圧側に導入し、
タービンで膨張した水素ガスを第１の熱交換器に導入す
る第２の行程と、を交互に繰り返すように切り替え弁を
切り替え制御することを特徴とする水素吸蔵合金を使用
した排熱利用発電装置。
な装置にある。即ち、水素吸蔵合金を収容した第１と第
２の２個の熱交換器と、排熱流体を前記２個の熱交換器
へ導入させて排出する排熱流体流通通路と、排熱流体を
前記２個の熱交換器へ交互に導入させる第１の切り替え
弁と、冷却流体を前記２個の熱交換器へ導入させて排出
する冷却流体流通通路と、冷却流体を前記２個の熱交換
器へ交互に導入させる第２の切り替え弁と、水素ガスの
膨張によって回転するタービンと、該タービンに連結さ
れた発電機と、前記２個の熱交換器とタービンの高圧側
とを連通する第１の水素ガス循環通路と、前記２個の熱
交換器とタービンの低圧側とを連通する第２の水素ガス
循環通路と、前記第１の水素ガス循環通路に設けられた
第３の切り替え弁と、前記第２の水素ガス循環通路に設
けられた第４の切り替え弁と、前記第１の切り替え弁な
いし第４切り替え弁を切り替え制御する制御装置と、か
らなり、前記制御装置が、第１の熱交換器に排熱流体を
導入し、第２の熱交換器を冷却流体を導入し、第１の熱
交換器内で発生した水素ガスをタービンの高圧側に導入
し、タービンで膨張した水素ガスを第２の熱交換器に導
入する第１の行程と、第２の熱交換器に排熱流体を導入
し、第１の熱交換器を冷却流体を導入し、第２の熱交換
器内で発生した水素ガスをタービンの高圧側に導入し、
タービンで膨張した水素ガスを第１の熱交換器に導入す
る第２の行程と、を交互に繰り返すように切り替え弁を
切り替え制御することを特徴とする水素吸蔵合金を使用
した排熱利用発電装置。
【０００９】本発明の更に特徴とするところは、第１の
熱交換器及び第２の熱交換器に収容されている水素吸蔵
合金を複数段とし、それぞれの段の水素吸蔵合金の組成
を、排熱流体の温度低下に伴う水素ガスの圧力低下のな
いものとなるように選定してなることを特徴とする水素
吸蔵合金を使用した排熱利用発電方法及び装置。
熱交換器及び第２の熱交換器に収容されている水素吸蔵
合金を複数段とし、それぞれの段の水素吸蔵合金の組成
を、排熱流体の温度低下に伴う水素ガスの圧力低下のな
いものとなるように選定してなることを特徴とする水素
吸蔵合金を使用した排熱利用発電方法及び装置。
【００１０】
【実施例】以下、図によって本発明の一実施例を説明す
る。図１は本発明の一実施例を示す水素吸蔵合金を使用
した発電装置の系統図である。
る。図１は本発明の一実施例を示す水素吸蔵合金を使用
した発電装置の系統図である。
【００１１】図を参照して、本発明のシステムには水素
吸蔵合金が内蔵された第１の熱交換器１と第２の熱交換
器２が設置されており、該第１の熱交換器１と第２の熱
交換器２に排熱流体（熱を持った廃水等）を流通させる
排熱ポンプ３が設けられている。排熱ポンプ３の排熱流
体流通通路４には切り替え弁５が設けられ、該切り替え
弁５によって第１の熱交換器１あるいは第２の熱交換器
２へ連絡する排熱流体流通通路４Ａと排熱流体流通通路
４Ｂのどちらか一方が選択されるものとなっている。排
熱流体流通通路４Ａによって第１の熱交換器１へ流入し
た排熱流体は第１の熱交換器１に内蔵されている水素吸
蔵合金に熱を与えて排熱流体流通通路４Ｃから流出され
る。また、排熱流体流通通路４Ｂによって第２の熱交換
器２へ流入した排熱流体は第２の熱交換器２に内蔵され
ている水素吸蔵合金に熱を与えて排熱流体流通通路４Ｄ
から流出される。
吸蔵合金が内蔵された第１の熱交換器１と第２の熱交換
器２が設置されており、該第１の熱交換器１と第２の熱
交換器２に排熱流体（熱を持った廃水等）を流通させる
排熱ポンプ３が設けられている。排熱ポンプ３の排熱流
体流通通路４には切り替え弁５が設けられ、該切り替え
弁５によって第１の熱交換器１あるいは第２の熱交換器
２へ連絡する排熱流体流通通路４Ａと排熱流体流通通路
４Ｂのどちらか一方が選択されるものとなっている。排
熱流体流通通路４Ａによって第１の熱交換器１へ流入し
た排熱流体は第１の熱交換器１に内蔵されている水素吸
蔵合金に熱を与えて排熱流体流通通路４Ｃから流出され
る。また、排熱流体流通通路４Ｂによって第２の熱交換
器２へ流入した排熱流体は第２の熱交換器２に内蔵され
ている水素吸蔵合金に熱を与えて排熱流体流通通路４Ｄ
から流出される。
【００１２】また、第１の熱交換器１及び第２の熱交換
器２内に設けられた水素吸蔵合金から放出された水素ガ
スをタービン６の高圧側へ流通させ、更にタービンの低
圧側から膨張した水素ガスを第１の熱交換器１及び第２
の熱交換器２へ導入させる水素ガス循環通路７が設けら
れており、該水素ガス循環通路７には２つの切り替え弁
８、９が設けられている。切り替え弁８は、第１の熱交
換器１あるいは第２の熱交換器２のどちらか一方の水素
ガスをタービン６の高圧側へ導入させるように選択する
ものである。切り替え弁９は、タービン６の低圧側から
排出された水素ガスを第１の熱交換器１へ導入させるか
あるいは第２の熱交換器２へ導入させるかを選択するも
のである。
器２内に設けられた水素吸蔵合金から放出された水素ガ
スをタービン６の高圧側へ流通させ、更にタービンの低
圧側から膨張した水素ガスを第１の熱交換器１及び第２
の熱交換器２へ導入させる水素ガス循環通路７が設けら
れており、該水素ガス循環通路７には２つの切り替え弁
８、９が設けられている。切り替え弁８は、第１の熱交
換器１あるいは第２の熱交換器２のどちらか一方の水素
ガスをタービン６の高圧側へ導入させるように選択する
ものである。切り替え弁９は、タービン６の低圧側から
排出された水素ガスを第１の熱交換器１へ導入させるか
あるいは第２の熱交換器２へ導入させるかを選択するも
のである。
【００１３】第１の熱交換器１で放出された水素ガス
は、水素ガス循環通路７Ａ、切り替え弁８、水素ガス循
環通路７Ｂを介してタービン６の高圧側へ流入され、タ
ービン６で膨張した後の水素ガスは水素ガス循環通路７
Ｃ、切り替え弁９、水素ガス循環通路７Ｄを流通して第
２の熱交換器２へ導入され、ここで第２の熱交換器２に
内蔵された水素吸蔵合金に吸蔵される。
は、水素ガス循環通路７Ａ、切り替え弁８、水素ガス循
環通路７Ｂを介してタービン６の高圧側へ流入され、タ
ービン６で膨張した後の水素ガスは水素ガス循環通路７
Ｃ、切り替え弁９、水素ガス循環通路７Ｄを流通して第
２の熱交換器２へ導入され、ここで第２の熱交換器２に
内蔵された水素吸蔵合金に吸蔵される。
【００１４】第２の熱交換器２で発生した水素ガスは水
素ガス循環通路７Ｅ、切り替え弁８、水素ガス循環通路
７Ｂを介してタービン６の高圧側へ流入され、タービン
６で膨張した後の水素ガスは水素ガス循環通路７Ｃ、切
り替え弁９、水素ガス循環通路７Ｆを流通して第１の熱
交換器１へ導入され、ここで第１の熱交換器１に内蔵さ
れた水素吸蔵合金に吸蔵される。
素ガス循環通路７Ｅ、切り替え弁８、水素ガス循環通路
７Ｂを介してタービン６の高圧側へ流入され、タービン
６で膨張した後の水素ガスは水素ガス循環通路７Ｃ、切
り替え弁９、水素ガス循環通路７Ｆを流通して第１の熱
交換器１へ導入され、ここで第１の熱交換器１に内蔵さ
れた水素吸蔵合金に吸蔵される。
【００１５】また、第１の熱交換器１及び第２の熱交換
器２内に内蔵された水素吸蔵合金を冷却するため、第１
の熱交換器１及び第２の熱交換器２に冷却水を流通させ
る冷却水流通通路１０、冷却水ポンプ１１が設けられて
いる。冷却水流通通路１０には切り替え弁１２が設けら
れており、該切り替え弁１２によって冷却水を第１の熱
交換器１へ流通させるか、第２の熱交換器２へ流通させ
るかを選択する。
器２内に内蔵された水素吸蔵合金を冷却するため、第１
の熱交換器１及び第２の熱交換器２に冷却水を流通させ
る冷却水流通通路１０、冷却水ポンプ１１が設けられて
いる。冷却水流通通路１０には切り替え弁１２が設けら
れており、該切り替え弁１２によって冷却水を第１の熱
交換器１へ流通させるか、第２の熱交換器２へ流通させ
るかを選択する。
【００１６】冷却水ポンプ１１によって流通される冷却
水は、一方では冷却水流通通路１０、切り替え弁１２、
冷却水流通通路１０Ａ、第１の熱交換器１、冷却水流通
通路１０Ｂ、冷却水流通通路１０Ｃを流通した後排出さ
れる。また、他方では冷却水ポンプ１１によって流通さ
れる冷却水は、冷却水流通通路１０、切り替え弁１２、
冷却水流通通路１０Ｄ、第２の熱交換器２、冷却水流通
通路１０Ｅ、冷却水流通通路１０Ｃを流通した後排出さ
れる。尚、図示の実施例では、冷却水流通通路１０Ｂと
冷却水流通通路１０Ｅとの合流点にも切り替え弁１４が
設けられているが、この切り替え弁１４は省略可能であ
る。
水は、一方では冷却水流通通路１０、切り替え弁１２、
冷却水流通通路１０Ａ、第１の熱交換器１、冷却水流通
通路１０Ｂ、冷却水流通通路１０Ｃを流通した後排出さ
れる。また、他方では冷却水ポンプ１１によって流通さ
れる冷却水は、冷却水流通通路１０、切り替え弁１２、
冷却水流通通路１０Ｄ、第２の熱交換器２、冷却水流通
通路１０Ｅ、冷却水流通通路１０Ｃを流通した後排出さ
れる。尚、図示の実施例では、冷却水流通通路１０Ｂと
冷却水流通通路１０Ｅとの合流点にも切り替え弁１４が
設けられているが、この切り替え弁１４は省略可能であ
る。
【００１７】タービン６には発電機１３が連結されてお
り、タービン６の回転によって発電されるものとなって
いる。
り、タービン６の回転によって発電されるものとなって
いる。
【００１８】切り替え弁５、８、９、１２、１４を切り
替え制御するため、制御装置１５が設けられ、該制御装
置１５の制御信号によって前記各切り替え弁５、８、
９、１２、１４が切り替え制御される。また、第１の熱
交換器１及び第２の熱交換器２には圧力センサー１６、
１７が設けられており、該圧力センサー１６、１７で検
出された圧力によって、制御装置１５が前記各切り替え
弁５、８、９、１２、１４に切り替え信号を発信するよ
うに制御するものとなっている。
替え制御するため、制御装置１５が設けられ、該制御装
置１５の制御信号によって前記各切り替え弁５、８、
９、１２、１４が切り替え制御される。また、第１の熱
交換器１及び第２の熱交換器２には圧力センサー１６、
１７が設けられており、該圧力センサー１６、１７で検
出された圧力によって、制御装置１５が前記各切り替え
弁５、８、９、１２、１４に切り替え信号を発信するよ
うに制御するものとなっている。
【００１９】以上のように構成された本システムの作用
を以下に説明する。まず、制御装置１５によって切り替
え弁５、８、９、１２、１４を切り替えて、第１の熱交
換器１が作動する第１の行程側にする。すると、排熱ポ
ンプ３によって流通される排熱流体は、排熱流体流通通
路４、切り替え弁５、排熱流体流通通路４Ａを介して第
１の熱交換器１へ流入され、第１の熱交換器１内に内蔵
された水素吸蔵合金を加熱（熱交換）した後、排熱流体
流通通路４Ｃを介して排出される。第１の熱交換器１内
に内蔵された水素吸蔵合金は該排熱流体によって加熱さ
れ、吸蔵している水素ガスを放出する。
を以下に説明する。まず、制御装置１５によって切り替
え弁５、８、９、１２、１４を切り替えて、第１の熱交
換器１が作動する第１の行程側にする。すると、排熱ポ
ンプ３によって流通される排熱流体は、排熱流体流通通
路４、切り替え弁５、排熱流体流通通路４Ａを介して第
１の熱交換器１へ流入され、第１の熱交換器１内に内蔵
された水素吸蔵合金を加熱（熱交換）した後、排熱流体
流通通路４Ｃを介して排出される。第１の熱交換器１内
に内蔵された水素吸蔵合金は該排熱流体によって加熱さ
れ、吸蔵している水素ガスを放出する。
【００２０】第１の熱交換器１内で放出された水素ガス
は水素ガス循環通路７Ａ、切り替え弁８、水素ガス循環
通路７Ｂを介してタービン６に導入され、該タービン６
内で膨張することによりタービン６を回転駆動する。タ
ービン６には発電機１３が連結されているので、該ター
ビン６の回転によって電力を得るものである。タービン
６から排出された水素ガスは、水素ガス循環通路７Ｃ、
切り替え弁９、水素ガス循環通路７Ｆを介して第２の熱
交換器２へ導入される。
は水素ガス循環通路７Ａ、切り替え弁８、水素ガス循環
通路７Ｂを介してタービン６に導入され、該タービン６
内で膨張することによりタービン６を回転駆動する。タ
ービン６には発電機１３が連結されているので、該ター
ビン６の回転によって電力を得るものである。タービン
６から排出された水素ガスは、水素ガス循環通路７Ｃ、
切り替え弁９、水素ガス循環通路７Ｆを介して第２の熱
交換器２へ導入される。
【００２１】第２の熱交換器２へは、冷却水ポンプ１１
によって冷却水が導入されているため、第２の熱交換器
２に内蔵されている水素吸蔵合金は冷却されている。こ
のため、水素吸蔵合金は多量の水素を吸蔵できる状態と
なっており、前記水素ガス循環通路７Ｆを介して第２の
熱交換器２へ導入される水素ガスは、この冷却された水
素吸蔵合金に吸蔵される。
によって冷却水が導入されているため、第２の熱交換器
２に内蔵されている水素吸蔵合金は冷却されている。こ
のため、水素吸蔵合金は多量の水素を吸蔵できる状態と
なっており、前記水素ガス循環通路７Ｆを介して第２の
熱交換器２へ導入される水素ガスは、この冷却された水
素吸蔵合金に吸蔵される。
【００２２】第１の熱交換器１の水素吸蔵合金に吸蔵さ
れた水素ガスが放出されてしまうと、第１の熱交換器１
内の内圧が低下する。この内圧の変化を圧力センサー１
６で検出し、この信号を制御装置１５に与えて切り替え
弁５、８、９、１２、１４を切り替える。すると、第２
の熱交換器２が作動する第２の行程に切り替わる。
れた水素ガスが放出されてしまうと、第１の熱交換器１
内の内圧が低下する。この内圧の変化を圧力センサー１
６で検出し、この信号を制御装置１５に与えて切り替え
弁５、８、９、１２、１４を切り替える。すると、第２
の熱交換器２が作動する第２の行程に切り替わる。
【００２３】第２の熱交換器２が作動するシステムの作
用を述べると、以下に説明するとおりである。排熱ポン
プ３によって流通される排熱流体は、排熱流体流通通路
４、切り替え弁５、排熱流体流通通路４Ｂを介して第２
の熱交換器２へ流入され、第２の熱交換器２内に内蔵さ
れた水素吸蔵合金に熱を与えた後、排熱流体流通通路４
Ｄを介して排出される。第２の熱交換器２内に内蔵され
た水素吸蔵合金は該排熱流体によって加熱され、吸蔵し
ている水素ガスを放出する。
用を述べると、以下に説明するとおりである。排熱ポン
プ３によって流通される排熱流体は、排熱流体流通通路
４、切り替え弁５、排熱流体流通通路４Ｂを介して第２
の熱交換器２へ流入され、第２の熱交換器２内に内蔵さ
れた水素吸蔵合金に熱を与えた後、排熱流体流通通路４
Ｄを介して排出される。第２の熱交換器２内に内蔵され
た水素吸蔵合金は該排熱流体によって加熱され、吸蔵し
ている水素ガスを放出する。
【００２４】第２の熱交換器２内で発生した水素ガスは
水素ガス循環通路７Ｅ、切り替え弁８、水素ガス循環通
路７Ｂを介してタービン６に導入され、該タービン６内
で膨張することによりタービン６を回転駆動する。そし
て、タービン６から排出された水素ガスは、水素ガス循
環通路７Ｃ、切り替え弁９、水素ガス循環通路７Ｄを介
して第１の熱交換器１へ導入される。
水素ガス循環通路７Ｅ、切り替え弁８、水素ガス循環通
路７Ｂを介してタービン６に導入され、該タービン６内
で膨張することによりタービン６を回転駆動する。そし
て、タービン６から排出された水素ガスは、水素ガス循
環通路７Ｃ、切り替え弁９、水素ガス循環通路７Ｄを介
して第１の熱交換器１へ導入される。
【００２５】第１の熱交換器１へは、冷却水ポンプ１１
によって冷却水が導入されているため、第１の熱交換器
１に内蔵されている水素吸蔵合金は冷却されて多量の水
素を吸蔵できる状態となっている。このため、前記水素
ガス循環通路７Ｄを介して第１の熱交換器１へ導入され
る水素ガスはこの水素吸蔵合金に吸蔵される。
によって冷却水が導入されているため、第１の熱交換器
１に内蔵されている水素吸蔵合金は冷却されて多量の水
素を吸蔵できる状態となっている。このため、前記水素
ガス循環通路７Ｄを介して第１の熱交換器１へ導入され
る水素ガスはこの水素吸蔵合金に吸蔵される。
【００２６】第２の熱交換器２の水素吸蔵合金に吸蔵さ
れた水素ガスが放出されてしまうと、第２の熱交換器２
内の内圧が低下する。この内圧の変化を圧力センサー１
７で検出し、この信号を制御装置１５に与えて切り替え
弁５、８、９、１２、１４を切り替える。すると、再度
第１の熱交換器１が作動する第１の行程に切り替わる。
れた水素ガスが放出されてしまうと、第２の熱交換器２
内の内圧が低下する。この内圧の変化を圧力センサー１
７で検出し、この信号を制御装置１５に与えて切り替え
弁５、８、９、１２、１４を切り替える。すると、再度
第１の熱交換器１が作動する第１の行程に切り替わる。
【００２７】以上に説明した第１の熱交換器１が作動す
る第１の行程と第２の熱交換器２が作動する第２の行程
を、交互に連続して繰返し行うことにより、連続的に発
電するものである。
る第１の行程と第２の熱交換器２が作動する第２の行程
を、交互に連続して繰返し行うことにより、連続的に発
電するものである。
【００２８】さて、本発明においては、水素吸蔵合金を
排熱流体によって所定の温度に加熱して該水素吸蔵合金
に吸蔵されている水素を所定の圧力（例えば１０ａｔ）
で取り出し、これをタービン内で所定の圧力まで膨張さ
せて別置の水素吸蔵合金に吸蔵させるものとなってい
る。ところが、熱交換器１、２内へ導入された排熱流体
の温度は、流入時の温度と流出時の温度が異なるものと
なっている（例えば、１００°Ｃで流入して５０°Ｃで
流出していく。）ので、熱交換器１、２内に収容されて
いる水素吸蔵合金は、仮に５段階として、例えば９０°
Ｃで１０ａｔの水素圧力を排出する水素蔵合金、そして
８０°Ｃ、７０°Ｃ、６０°Ｃ、５０°Ｃでそれぞれ１
０ａｔの水素圧力を排出する水素蔵合金等となっている
ことが望ましい。
排熱流体によって所定の温度に加熱して該水素吸蔵合金
に吸蔵されている水素を所定の圧力（例えば１０ａｔ）
で取り出し、これをタービン内で所定の圧力まで膨張さ
せて別置の水素吸蔵合金に吸蔵させるものとなってい
る。ところが、熱交換器１、２内へ導入された排熱流体
の温度は、流入時の温度と流出時の温度が異なるものと
なっている（例えば、１００°Ｃで流入して５０°Ｃで
流出していく。）ので、熱交換器１、２内に収容されて
いる水素吸蔵合金は、仮に５段階として、例えば９０°
Ｃで１０ａｔの水素圧力を排出する水素蔵合金、そして
８０°Ｃ、７０°Ｃ、６０°Ｃ、５０°Ｃでそれぞれ１
０ａｔの水素圧力を排出する水素蔵合金等となっている
ことが望ましい。
【００２９】そこで本発明では、図２を参照して、熱交
換器１にはＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５の５段に水素
吸蔵合金が配置し、熱交換器２にはＢ１、Ｂ２、Ｂ３、
Ｂ４、Ｂ５の５段に水素吸蔵合金が配置する。即ち、水
素吸蔵合金から放出される水素ガスの圧力は、水素吸蔵
合金の組成と加熱温度によって異なるので、水素吸蔵合
金の組成を９０°Ｃ、８０°Ｃ、７０°Ｃ、６０°Ｃ、
５０°Ｃでそれぞれ１０ａｔの水素圧力を排出する水素
蔵合金に選定する。このように選定すると、それぞれの
熱交換器１、２の内部で発生する水素ガスの圧力を、排
熱流体が熱交換して徐々に温度が低下したとしても各部
において常時１０ａｔの水素ガスが発生するように制御
できるものとなる。
換器１にはＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５の５段に水素
吸蔵合金が配置し、熱交換器２にはＢ１、Ｂ２、Ｂ３、
Ｂ４、Ｂ５の５段に水素吸蔵合金が配置する。即ち、水
素吸蔵合金から放出される水素ガスの圧力は、水素吸蔵
合金の組成と加熱温度によって異なるので、水素吸蔵合
金の組成を９０°Ｃ、８０°Ｃ、７０°Ｃ、６０°Ｃ、
５０°Ｃでそれぞれ１０ａｔの水素圧力を排出する水素
蔵合金に選定する。このように選定すると、それぞれの
熱交換器１、２の内部で発生する水素ガスの圧力を、排
熱流体が熱交換して徐々に温度が低下したとしても各部
において常時１０ａｔの水素ガスが発生するように制御
できるものとなる。
【００３０】一方、熱交換器１、２の内部に冷却流体を
導入して水素吸蔵合金を冷却する場合を見ると、冷却流
体の流量は比較的自由に採用できるので、熱交換器１、
２の内部の温度を例えば２５°Ｃ（入口温度）ないし３
０°Ｃ（出口温度）に制御することは容易である。そこ
で、前述のＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５及びＢ１、Ｂ
２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５の５段の水素吸蔵合金が２５°Ｃ
ないし３０°Ｃに維持されたときの水素ガスの圧力（例
えば１ａｔ）に熱交換器１、２の内部圧力を制御し、こ
れによって、水素ガスを１０ａｔから１ａｔに膨張させ
てエネルギ回収するサイクルが得られるものとなる。
導入して水素吸蔵合金を冷却する場合を見ると、冷却流
体の流量は比較的自由に採用できるので、熱交換器１、
２の内部の温度を例えば２５°Ｃ（入口温度）ないし３
０°Ｃ（出口温度）に制御することは容易である。そこ
で、前述のＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５及びＢ１、Ｂ
２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５の５段の水素吸蔵合金が２５°Ｃ
ないし３０°Ｃに維持されたときの水素ガスの圧力（例
えば１ａｔ）に熱交換器１、２の内部圧力を制御し、こ
れによって、水素ガスを１０ａｔから１ａｔに膨張させ
てエネルギ回収するサイクルが得られるものとなる。
【００３１】
【発明の効果】以上に説明した本発明による効果を列挙
すると、以下のとおりである。本発明によると、システ
ム全体が小型化し、設備も低コストとなる。また、単位
電力当たりの発電コストも低減し、実用化が簡単であ
る。
すると、以下のとおりである。本発明によると、システ
ム全体が小型化し、設備も低コストとなる。また、単位
電力当たりの発電コストも低減し、実用化が簡単であ
る。
【００３２】また、特性の異なる水素吸蔵合金を複数段
とした場合には、水素ガス圧の変動がなく、かつ効率的
なエネルギ回収ができるものとなる。
とした場合には、水素ガス圧の変動がなく、かつ効率的
なエネルギ回収ができるものとなる。
【図１】図１は、本発明の方法及び装置の一実施例を説
明するための系統図である。
明するための系統図である。
【図２】図２は、本発明に適用される水素吸蔵合金の一
実施例を説明するための概略図である。
実施例を説明するための概略図である。
１ 第１の熱交換器 ２ 第２の熱交換器 ３ 排熱ポンプ ４、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ 排熱流体流通通路 ５ 切り替え弁 ６ タービン ７、７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ、７Ｅ、７Ｆ 水素ガス循
環通路 ８ 切り替え弁 ９ 切り替え弁 １０ 冷却水流通通路 １１ 冷却水ポンプ １２ 切り替え弁 １３ 発電機 １４ 切り替え弁 １５ 制御装置 １６ 圧力センサー １７ 圧力センサー
環通路 ８ 切り替え弁 ９ 切り替え弁 １０ 冷却水流通通路 １１ 冷却水ポンプ １２ 切り替え弁 １３ 発電機 １４ 切り替え弁 １５ 制御装置 １６ 圧力センサー １７ 圧力センサー
Claims (4)
- 【請求項１】水素吸蔵合金を収容した第１と第２の２個
の熱交換器と、排熱流体を前記２個の熱交換器へ交互に
導入させる第１の切り替え弁と、冷却流体を前記２個の
熱交換器へ交互に導入させる第２の切り替え弁と、前記
２個の熱交換器と連通するタービンと、該タービンに連
結された発電機と、からなる水素吸蔵合金を使用した排
熱利用発電方法において、 第１の熱交換器に排熱流体を導入して水素吸蔵合金を加
熱し、これによって所定圧力の水素ガスを発生させ、該
水素ガスをタービンに導入して発電機を回転させ、 第２の熱交換器を冷却流体で冷却し、前記タービン内で
膨張した水素ガスを該第２の熱交換器に導入して水素ガ
スを水素吸蔵合金に吸蔵させ、 前記第１の熱交換器の水素吸蔵合金に吸蔵された水素ガ
スの残量が低減した時に前記第１の切り替え弁と第２の
切り替え弁を切り替え、 次に、第２の熱交換器に排熱流体を導入して水素吸蔵合
金を加熱し、これによって所定圧力の水素ガスを発生さ
せ、該水素ガスをタービンに導入して発電機を回転さ
せ、 前記第１の熱交換器を冷却流体で冷却し、前記タービン
内で膨張した水素ガスを該第１の熱交換器に導入して水
素ガスを水素吸蔵合金に吸蔵させ、 前記第２の熱交換器の水素吸蔵合金に吸蔵された水素ガ
スの残量が低減した時に前記第１の切り替え弁と第２の
切り替え弁を切り替え、 再度前記第１の熱交換器に排熱流体を導入する行程とし
て上述の行程を繰返し、もって連続的に排熱流体の持つ
熱エネルギを回収してなることを特徴とする水素吸蔵合
金を使用した排熱利用発電方法。 - 【請求項２】前記第１の熱交換器及び第２の熱交換器に
収容されている水素吸蔵合金を複数段とし、それぞれの
段の水素吸蔵合金の組成を、排熱流体の温度低下に伴う
水素ガスの圧力低下のないものとなるように選定してな
ることを特徴とする請求項１記載の水素吸蔵合金を使用
した排熱利用発電方法。 - 【請求項３】水素吸蔵合金を収容した第１と第２の２個
の熱交換器と、排熱流体を前記２個の熱交換器へ導入さ
せて排出する排熱流体流通通路と、排熱流体を前記２個
の熱交換器へ交互に導入させる第１の切り替え弁と、冷
却流体を前記２個の熱交換器へ導入させて排出する冷却
流体流通通路と、冷却流体を前記２個の熱交換器へ交互
に導入させる第２の切り替え弁と、水素ガスの膨張によ
って回転するタービンと、該タービンに連結された発電
機と、前記２個の熱交換器とタービンの高圧側とを連通
する第１の水素ガス循環通路と、前記２個の熱交換器と
タービンの低圧側とを連通する第２の水素ガス循環通路
と、前記第１の水素ガス循環通路に設けられた第３の切
り替え弁と、前記第２の水素ガス循環通路に設けられた
第４の切り替え弁と、前記第１の切り替え弁ないし第４
切り替え弁を切り替え制御する制御装置と、からなり、 前記制御装置が、第１の熱交換器に排熱流体を導入し、
第２の熱交換器を冷却流体を導入し、第１の熱交換器内
で発生した水素ガスをタービンの高圧側に導入し、ター
ビンで膨張した水素ガスを第２の熱交換器に導入する第
１の行程と、第２の熱交換器に排熱流体を導入し、第１
の熱交換器を冷却流体を導入し、第２の熱交換器内で発
生した水素ガスをタービンの高圧側に導入し、タービン
で膨張した水素ガスを第１の熱交換器に導入する第２の
行程と、を交互に繰り返すように切り替え弁を切り替え
制御することを特徴とする水素吸蔵合金を使用した排熱
利用発電装置。 - 【請求項４】前記第１の熱交換器及び第２の熱交換器に
収容されている水素吸蔵合金を複数段とし、それぞれの
段の水素吸蔵合金の組成を、排熱流体の温度低下に伴う
水素ガスの圧力低下のないものとなるように選定してな
ることを特徴とする請求項１記載の水素吸蔵合金を使用
した排熱利用発電装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7018448A JPH08189378A (ja) | 1995-01-10 | 1995-01-10 | 水素吸蔵合金を使用した排熱利用発電方法及び装置 |
| US08/584,470 US5638673A (en) | 1995-01-10 | 1996-01-11 | Method and apparatus using hydrogen-occluded alloy for recovering power from waste heat |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7018448A JPH08189378A (ja) | 1995-01-10 | 1995-01-10 | 水素吸蔵合金を使用した排熱利用発電方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08189378A true JPH08189378A (ja) | 1996-07-23 |
Family
ID=11971916
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7018448A Pending JPH08189378A (ja) | 1995-01-10 | 1995-01-10 | 水素吸蔵合金を使用した排熱利用発電方法及び装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5638673A (ja) |
| JP (1) | JPH08189378A (ja) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0907006A4 (en) * | 1996-06-21 | 2002-04-17 | World Fusion Ltd | FUEL SYSTEM WITH A HYDROGEN ABSORBING ALLOY AND LOW TEMPERATURE HEAT |
| US6298665B1 (en) * | 1996-06-21 | 2001-10-09 | World Fusion Limited | Power generating device employing hydrogen absorbing alloys and low heat |
| US6167705B1 (en) * | 1999-01-13 | 2001-01-02 | Abb Alstom Power Inc. | Vapor temperature control in a kalina cycle power generation system |
| US6155052A (en) * | 1999-01-13 | 2000-12-05 | Abb Alstom Power Inc. | Technique for controlling superheated vapor requirements due to varying conditions in a Kalina cycle power generation system cross-reference to related applications |
| US6263675B1 (en) | 1999-01-13 | 2001-07-24 | Abb Alstom Power Inc. | Technique for controlling DCSS condensate levels in a Kalina cycle power generation system |
| US6158220A (en) * | 1999-01-13 | 2000-12-12 | ABB ALSTROM POWER Inc. | Distillation and condensation subsystem (DCSS) control in kalina cycle power generation system |
| US6155053A (en) * | 1999-01-13 | 2000-12-05 | Abb Alstom Power Inc. | Technique for balancing regenerative requirements due to pressure changes in a Kalina cycle power generation system |
| US6125632A (en) * | 1999-01-13 | 2000-10-03 | Abb Alstom Power Inc. | Technique for controlling regenerative system condensation level due to changing conditions in a Kalina cycle power generation system |
| US6116028A (en) * | 1999-01-13 | 2000-09-12 | Abb Alstom Power Inc. | Technique for maintaining proper vapor temperature at the super heater/reheater inlet in a Kalina cycle power generation system |
| US6305442B1 (en) * | 1999-11-06 | 2001-10-23 | Energy Conversion Devices, Inc. | Hydrogen-based ecosystem |
| JP4700161B2 (ja) * | 2000-03-17 | 2011-06-15 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池運転システムにおける水素貯蔵合金再生装置 |
| EP2265818A4 (en) | 2008-03-31 | 2013-10-09 | Exencotech Ab | SYSTEM AND METHOD FOR RECOVERING HEAT ENERGY |
| FI20115901L (fi) * | 2011-09-15 | 2013-03-16 | Rentratek Oy | Energian talteenottojärjestelmä |
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| US9926811B2 (en) * | 2013-09-05 | 2018-03-27 | Echogen Power Systems, Llc | Control methods for heat engine systems having a selectively configurable working fluid circuit |
| FR3086694B1 (fr) * | 2018-10-02 | 2023-12-22 | Entent | Machine de conversion de chaleur fatale en energie mecanique |
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| US4397153A (en) * | 1978-04-27 | 1983-08-09 | Terry Lynn E | Power cycles based upon cyclical hydriding and dehydriding of a material |
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1995
- 1995-01-10 JP JP7018448A patent/JPH08189378A/ja active Pending
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1996
- 1996-01-11 US US08/584,470 patent/US5638673A/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5638673A (en) | 1997-06-17 |
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