JPH08291949A - 水素吸蔵合金を用いた熱交換器の熱回収方法及び その装置 - Google Patents

水素吸蔵合金を用いた熱交換器の熱回収方法及び その装置

Info

Publication number
JPH08291949A
JPH08291949A JP7117666A JP11766695A JPH08291949A JP H08291949 A JPH08291949 A JP H08291949A JP 7117666 A JP7117666 A JP 7117666A JP 11766695 A JP11766695 A JP 11766695A JP H08291949 A JPH08291949 A JP H08291949A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat
storage alloy
hydrogen storage
tank
tanks
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP7117666A
Other languages
English (en)
Inventor
Kenji Fukushima
健次 福島
Masamitsu Murai
正光 村井
Hiroshi Hosoyama
博司 細山
Junichi Tsugita
純一 次田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Steel Works Ltd
Original Assignee
Japan Steel Works Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Steel Works Ltd filed Critical Japan Steel Works Ltd
Priority to JP7117666A priority Critical patent/JPH08291949A/ja
Publication of JPH08291949A publication Critical patent/JPH08291949A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/27Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies
    • 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
    • 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
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14Thermal energy storage
    • 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
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E70/00Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
    • Y02E70/30Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高度の顕熱回収率が得られる水素吸蔵合金を
用いた熱交換器の熱回収方法及びその装置の提供。 【構成】 第1と第2の水素吸蔵合金槽1A,2A間及
び第3と第4の水素吸蔵合金槽1B,2B間で行われる
水素移動の方向をお互いに逆とする第1,第2の工程の
間に、第1と第3の水素吸蔵合金槽1A,1Bにおいて
は、高温の熱媒体によつて加熱された一方の水素吸蔵合
金槽1A又は1Bと第1の蓄熱槽14,15との間にお
いて顕熱回収を行い、次に第1と第3の水素吸蔵合金槽
1A,1B間において顕熱交換を行い、次いで、第1の
蓄熱槽14,15に回収された顕熱を他方の水素吸蔵合
金槽1B又は1Aに供給する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、水素吸蔵合金を用いた
熱交換器の熱回収方法及びその装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術及びその課題】水素吸蔵合金はある条件下
で水素の吸蔵・放出を行う特性を有しており、また、こ
の吸蔵・放出時には反応熱を伴うことが知られている。
この反応を利用して特開昭56−100276号公報や
特開昭58−22854号公報に開示されているよう
に、温冷熱を得る熱利用システムが既に提案されてい
る。
【0003】しかして、水素吸蔵合金を用いたこれら従
来のシステムにあつては、連続運転を可能とするため
に、水素吸蔵合金を収納した2つの水素吸蔵合金槽を水
素ガス用通路で接続したユニットを少なくとも2組設
け、これらのユニットを交互に切替え運転することが不
可欠である。ところが、交互切替え運転の際に、それま
で低温の熱媒体が流れていた一方の水素吸蔵合金槽に高
温の熱媒体が、また高温の熱媒体が流れていた他方の水
素吸蔵合金槽に低温の熱媒体が流れるように熱媒体経路
が切替わる。このため、水素吸蔵合金槽の温度を大きく
変化させる必要があり、水素吸蔵合金を用いた熱利用シ
ステムの熱効率を大きく低下させる原因となつていた。
【0004】これを改善するために、特開昭57−10
4063号公報に見られるように切替え運転する2組の
ユニットの高・低温の水素吸蔵合金槽間で熱交換するこ
とが提案されている。しかしながら、水素吸蔵合金槽間
で熱交換するこの従来の方法にあつては、原理的に2槽
の中間温度までしか顕熱回収ができず、顕熱回収率とし
ては50%が限界であつた。
【0005】そこで、特開昭63−183353号公
報、特公平6−33977号公報に見られるように蓄熱
槽を設ける方法が提案されている。特開昭63−183
353号公報の水素吸蔵合金を用いた熱交換器の熱回収
装置にあつては、各水素吸蔵合金槽に蓄熱槽を個別に設
け、前の工程で高温又は低温となつた各水素吸蔵合金槽
の顕熱を熱媒体を介して各蓄熱槽に貯め、次の同様の工
程への切替えに先立ち、各水素吸蔵合金槽内に戻すこと
により、各水素吸蔵合金槽を昇温又は降温させている。
このため、個別に設けた蓄熱槽が両水素吸蔵合金槽に選
択的に接続できない構造であると共に、一対の水素吸蔵
合金槽において高温側と低温側との直接的な顕熱交換が
行われず、構造が複雑な割りには熱回収のための使用頻
度が低く、効率に劣る。
【0006】また、特公平6−33977号公報の水素
吸蔵合金を用いた熱交換器の熱回収装置にあつては、高
温の熱媒体と低温の熱媒体との切替えに先立ち、例えば
高温状態の一方の水素吸蔵合金槽に顕熱回収用の熱媒タ
ンク内の顕熱回収用熱媒体を供給し、昇温した顕熱回収
用熱媒体を温度成層型蓄熱槽に蓄熱させ、次いで、低温
状態の他方の水素吸蔵合金槽に、温度成層型蓄熱槽内の
比較的低温の顕熱回収用熱媒体から順次に供給する。こ
れにより、50%を越える顕熱回収率が達成でき、高効
率な顕熱回収、ひいては高効率な熱利用システムを構成
することができるとしている。
【0007】しかしながら、このような一対の水素吸蔵
合金槽に蓄熱槽を選択的に接続可能に設ける熱回収装置
にあつては、一対の水素吸蔵合金槽において、高温側と
低温側との直接的な顕熱交換を行わず、蓄熱槽を使用し
て顕熱の回収を行うのみであるため、顕熱回収率として
は50%を越えることが期待される程度であつた。よつ
て、熱利用のシステムの高効率化を達成するためには、
新しいシステムが望まれていた。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような従
来の技術的課題に鑑みてなされたものであり、その構成
は次の通りである。請求項1の発明の構成は、高温の熱
媒体又は低温の熱媒体が選択的に供給される熱交換器1
a,1bで昇温又は降温される第1の水素吸蔵合金MH
−1がそれぞれ収容された第1及び第3の水素吸蔵合金
槽1A,1Bと、比較的低温の熱媒体又は熱負荷18に
利用される熱媒体が選択的に供給される熱交換器2a,
2bで昇温又は降温される第2の水素吸蔵合金MH−2
がそれぞれ収容された第2及び第4の水素吸蔵合金槽2
A,2Bと、第1と第2及び第3と第4の水素吸蔵合金
槽1A,2A、1B,2Bをそれぞれ接続する水素ガス
用通路8,9と、第1又は第3の水素吸蔵合金槽1A,
1Bに選択的に接続可能な第1の蓄熱槽14,15と、
第2又は第4の水素吸蔵合金槽2A,2Bに選択的に接
続可能な第2の蓄熱槽20,21とを備え、第1と第2
の水素吸蔵合金槽1A,2A間及び第3と第4の水素吸
蔵合金槽1B,2B間で行われる水素移動の方向をお互
いに逆とする第1と第2の工程を交互に行う水素吸蔵合
金を用いた熱交換器の熱回収方法であつて、前記第1,
第2の工程の間に、第1と第3の水素吸蔵合金槽1A,
1Bにおいては、先ず最初に高温の熱媒体によつて加熱
された一方の水素吸蔵合金槽1A又は1Bと第1の蓄熱
槽14,15との間において顕熱回収を行い、次に第1
と第3の水素吸蔵合金槽1A,1B間において顕熱交換
を行い、次いで、第1の蓄熱槽14,15に回収された
顕熱を他方の水素吸蔵合金槽1B又は1Aに供給し、第
2と第4の水素吸蔵合金槽2A,2Bにおいては、先ず
最初に熱負荷18に利用された一方の水素吸蔵合金槽2
A又は2Bと第2の蓄熱槽20,21との間において顕
熱回収を行い、次に第2と第4の水素吸蔵合金槽2A,
2B間において顕熱交換を行い、次いで、第2の蓄熱槽
20,21に回収された顕熱を他方の水素吸蔵合金槽2
B又は2Aに供給することを特徴とする水素吸蔵合金を
用いた熱交換器の熱回収方法である。請求項2の発明の
構成は、高温の熱媒体又は低温の熱媒体が選択的に供給
される熱交換器1a,1bで昇温又は降温される第1の
水素吸蔵合金MH−1がそれぞれ収容された第1及び第
3の水素吸蔵合金槽1A,1Bと、比較的低温の熱媒体
又は熱負荷18に利用される熱媒体が選択的に供給され
る熱交換器2a,2bで昇温又は降温される第2の水素
吸蔵合金MH−2がそれぞれ収容された第2及び第4の
水素吸蔵合金槽2A,2Bと、第1と第2及び第3と第
4の水素吸蔵合金槽1A,2A、1B,2Bをそれぞれ
接続する水素ガス用通路8,9と、第1と第3の水素吸
蔵合金槽1A,1Bの間を熱交換が可能に接続し、第1
顕熱回収用ポンプP3によつて熱媒体を循環させる熱媒
配管118,124,126,120,121と、第2
と第4の水素吸蔵合金槽2A,2Bの間を熱交換が可能
に接続し、第2顕熱回収用ポンプP6によつて熱媒体を
循環させる熱媒配管218,224,226,220,
221と、第1又は第3の水素吸蔵合金槽1A,1Bに
選択的に接続され、第1又は第3の水素吸蔵合金槽1
A,1Bの顕熱を選択的に回収する第1の蓄熱槽14,
15と、第2又は第4の水素吸蔵合金槽2A,2Bに選
択的に接続され、第2又は第4の水素吸蔵合金槽2A,
2Bの顕熱を選択的に回収する第2の蓄熱槽20,21
とを備え、第1と第2の水素吸蔵合金槽1A,2A間及
び第3と第4の水素吸蔵合金槽1B,2B間で行われる
水素移動の方向をお互いに逆とする第1と第2の工程を
交互に行う水素吸蔵合金を用いた熱交換器の熱回収装置
であつて、前記第1の蓄熱槽14,15を複数設け、複
数の第1の蓄熱槽14,15を第1又は第3の水素吸蔵
合金槽1A,1Bに選択的に接続可能にすると共に、第
2の蓄熱槽20,21を複数設け、複数の第2の蓄熱槽
20,21を第2又は第4の水素吸蔵合金槽2A,2B
に選択的に接続可能にすることを特徴とする水素吸蔵合
金を用いた熱交換器の熱回収装置である。
【0009】
【作用】請求項1の発明によれば、第1,第2の工程の
切替えの間に、第1と第3の水素吸蔵合金槽1A,1B
においては、先ず最初に高温の熱媒体によつて加熱され
た一方の水素吸蔵合金槽1A又は1Bと第1の蓄熱槽1
4,15との間において顕熱回収を行つた後、第1と第
3の水素吸蔵合金槽1A,1B同士での顕熱交換を行
い、続いて、第1の蓄熱槽14,15に回収されている
顕熱を他方の水素吸蔵合金槽1B又は1Aに戻す。これ
により、高度の顕熱回収率が得られる。また、第1,第
2の工程の切替えの間に、第2と第4の水素吸蔵合金槽
2A,2Bにおいては、先ず最初に熱負荷18に利用さ
れた一方の水素吸蔵合金槽2A又は2Bと第2の蓄熱槽
20,21との間において顕熱回収を行つた後、第2と
第4の水素吸蔵合金槽2A,2B同士での顕熱交換を行
い、続いて、第2の蓄熱槽20,21に回収されている
顕熱を他方の水素吸蔵合金槽2B又は2Aに戻す。これ
により、高度の顕熱回収率が得られる。
【0010】請求項2の発明によれば、第1,第2の工
程の切替えの間に、顕熱の回収が請求項1の発明と同様
にして行われる。そして、高温の熱媒体によつて加熱さ
れた一方の水素吸蔵合金槽1A又は1Bと第1の蓄熱槽
14,15との間において顕熱回収を行う際に、先ず一
方の第1の蓄熱槽14に顕熱回収を行い、続いて他方の
第1の蓄熱槽15に顕熱回収を行う。また、熱負荷18
に利用された一方の水素吸蔵合金槽2A又は2Bと第2
の蓄熱槽20,21との間において顕熱回収を行う際
に、先ず一方の第2の蓄熱槽20に顕熱回収を行い、続
いて他方の第2の蓄熱槽21に顕熱回収を行う。
【0011】また、第1の蓄熱槽14,15に回収され
た顕熱を他方の水素吸蔵合金槽1B又は1Aに供給する
際には、先ず他方の第1の蓄熱槽15に回収された顕熱
を供給し、続いて一方の第1の蓄熱槽14に回収された
顕熱を供給する。第2の蓄熱槽20,21に回収された
顕熱を他方の水素吸蔵合金槽2B又は2Aに供給する際
には、先ず他方の第2の蓄熱槽21に回収された顕熱を
供給し、続いて一方の第2の蓄熱槽20に回収された顕
熱を供給する。これにより、複数の第1,第2の蓄熱槽
14,15,20,21に温度を確実に異にする熱媒体
によつて顕熱回収が行われると共に、温度を確実に異に
する熱媒体によつて回収された顕熱が他方の水素吸蔵合
金槽1B又は1A、2B又は2Aに供給される。その結
果、顕熱回収率の更なる向上を図ることができる。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図1は、本発明の1実施例に係る水素吸蔵
合金を用いた熱交換器の熱回収装置を示す。第1の水素
吸蔵合金MH−1が収容された第1の水素吸蔵合金槽1
Aと、第2の水素吸蔵合金MH−2が収容された第2の
水素吸蔵合金槽2Aとが、水素ガス用バルブ4が設けら
れた水素ガス用通路8により接続されている。また、第
1の水素吸蔵合金MH−1が収容された第3の水素吸蔵
合金槽1Bと、第2の水素吸蔵合金MH−2が収容され
た第4の水素吸蔵合金槽2Bとが、同様に水素ガス用バ
ルブ6が設けられた水素ガス用通路9により接続されて
いる。
【0013】この各水素吸蔵合金槽1A,2A,1B,
2Bには、それぞれ熱交換器1a,2a,1b,2bが
組み込まれている。第1の水素吸蔵合金槽1A及び第3
の水素吸蔵合金槽1Bにそれぞれ付属する熱交換器1
a,1bは、それぞれ切替えバルブ40,42,44,
46(,48,50,52,54)を介して適宜の熱媒
配管100,101,102,103,104,10
5,106,107により、高温熱源10及び低温熱源
12に接続されている。しかして、切替えバルブ40,
42,44,46(,48,50,52,54)の開閉
切替え操作により、各熱交換器1a,1bの熱媒体の流
動を遮断し、また、一方の熱交換器1a,1bを高温熱
源10又は低温熱源12の一方に連通させ、他方の熱交
換器1b,1aを高温熱源10又は低温熱源12の他方
に連通させることができる。高温熱源10及び低温熱源
12の熱媒体の流出口に近接して、具体的には、熱媒配
管100には第1ポンプP1が、熱媒配管104には第
2ポンプP2が組み込まれている。従つて、高温熱源1
0及び低温熱源12の熱媒体は、各ポンプP1,P2の
駆動によつて図1に矢印で示す方向に送り出され、高温
熱源10又は低温熱源12に選択的に供給されて循環す
る。
【0014】また、第2の水素吸蔵合金槽2A及び第4
の水素吸蔵合金槽2Bにそれぞれ付属する熱交換器2
a,2bは、それぞれ切替えバルブ62,64,66,
68(,70,72,74,76)を介して適宜の熱媒
配管200,201,202,203,204,20
5,206,207により、低温熱源16及び熱負荷1
8(例えば冷凍機)に接続されている。しかして、切替
えバルブ62,64,66,68(,70,72,7
4,76)の開閉切替え操作により、各熱交換器2a,
2bの熱媒体の流動を遮断し、また、一方の熱交換器2
a,2bを低温熱源16又は熱負荷18の一方に連通さ
せ、他方の熱交換器2b,2aを低温熱源16又は熱負
荷18の他方に連通させることができる。低温熱源16
及び熱負荷18の熱媒体の流出口に近接して、具体的に
は、熱媒配管200には第4ポンプP4が、熱媒配管2
04には第5ポンプP5が組み込まれている。従つて、
低温熱源16の比較的低温の熱媒体及び熱負荷18の更
に低温の熱媒体は、各ポンプP4,P5の駆動によつて
図1に矢印で示す方向に送り出され、低温熱源16又は
熱負荷18に選択的に供給される。
【0015】そして、第1の水素吸蔵合金槽1A及び第
3の水素吸蔵合金槽1Bにそれぞれ付属する熱交換器1
a,1bには、それぞれ複数の第1の蓄熱槽14,15
を選択的に連通可能に接続する。この第1の蓄熱槽1
4,15は、適宜の熱媒配管118,120,121,
122,124,126,128,129,130によ
つて切替えバルブ48,50,52,54,56,5
8,60,88,90を介して各熱交換器1a,1bと
接続されている。しかして、切替えバルブ48,50,
52,54,56,58,60,88,90の開閉切替
え操作により、両熱交換器1a,1bを直接的に連通さ
せ、また、一方の熱交換器1a,1bを各蓄熱槽14,
15に選択的に連通させることができる。両熱交換器1
a,1bの熱媒体の流出口に近接して、具体的には、熱
媒配管118に第1顕熱回収用ポンプP3が組み込まれ
ている。
【0016】従つて、各熱交換器1a,1bの熱媒体
は、第1顕熱回収用ポンプP3の駆動によつて各蓄熱槽
14,15に選択的に供給され、また、各蓄熱槽14,
15の熱媒体は、第1顕熱回収用ポンプP3の駆動によ
つて各熱交換器1a,1bに選択的に供給される。更
に、両熱交換器1a,1bの熱媒体は、第1顕熱回収用
ポンプP3の駆動によつて、熱媒配管118,124,
126,120,121を介して循環するので、顕熱交
換を行わせることができる。これらが顕熱回収の装置を
構成している。
【0017】第1の蓄熱槽14,15は、それぞれ熱媒
体の入口14a,15a及び出口14b,15bを有
し、各入口14a,15aから流入した熱媒体が次第に
上方に移動して貯溜され、各出口14b,15bから流
出する。
【0018】第2の水素吸蔵合金槽2A及び第4の水素
吸蔵合金槽2Bにそれぞれ付属する熱交換器2a,2b
には、それぞれ複数の第2の蓄熱槽20,21を選択的
に連通可能に接続する。この第2の蓄熱槽20,21
は、適宜の熱媒配管218,220,221,222,
224,226,228,229,230によつて切替
えバルブ70,72,74,76,78,80,82,
84,86を介して両熱交換器2a,2bに接続されて
いる。しかして、切替えバルブ70,72,74,7
6,78,80,82,84,86の開閉切替え操作に
より、両熱交換器2a,2bを直接的に連通させ、ま
た、一方の熱交換器2a,2bを各蓄熱槽20,21に
選択的に連通させることができる。両熱交換器2a,2
bの熱媒体の流出口に近接して、具体的には、熱媒配管
218に第2顕熱回収用ポンプP6が組み込まれてい
る。
【0019】従つて、各熱交換器2a,2bの熱媒体
は、第2顕熱回収用ポンプP6の駆動によつて各蓄熱槽
20,21に選択的に供給され、また、各蓄熱槽20,
21の熱媒体は、第2顕熱回収用ポンプP6の駆動によ
つて各熱交換器2a,2bに選択的に供給される。更
に、両熱交換器2a,2bの熱媒体は、第2顕熱回収用
ポンプP6の駆動によつて、熱媒配管218,224,
226,220,221を介して循環するので、顕熱交
換を行わせることができる。これらが顕熱回収の装置を
構成している。
【0020】第2の蓄熱槽20,21は、それぞれ熱媒
体の入口20a,21a及び出口20b,21bを有
し、各入口20a,21aから流入した熱媒体が次第に
上方に移動して貯溜され、各出口20b,21bから流
出する。
【0021】なお、水素ガス用バルブ4,6、切替えバ
ルブ40,42,44,46,48,50,52,5
4,56,58,60,62,64,66,68,7
0,72,74,76,78,80,82,84,8
6,88,90及びポンプP1,P2,P3,P4,P
5,P6の動作は、図示していない制御装置からの指令
により行われる。また、各熱媒配管100,101,1
02,103,104,105,106,107,11
8,120,121,122,124,126,12
8,129,130,200,201,202,20
3,204,205,206,207,218,22
0,221,222,224,226,228,22
9,230同士の接続箇所は、黒点によつて示してあ
る。
【0022】次に、上記実施例の作用について説明す
る。先ず、第1工程では、切替えバルブ40,42,4
4,46,48,50,52,54が図1に黒塗りで示
すように開作動し、高温熱源10の熱媒体が熱交換器1
aに、低温熱源12の熱媒体が熱交換器1bに供給され
るように切替えられる。また、切替えバルブ62,6
4,66,68,70,72,74,76が図1に黒塗
りで示すように開作動し、低温熱源16の比較的低温の
熱媒体が熱交換器2aに、熱負荷18の更に低温の熱媒
体が熱交換器2bに供給されるように切替えられる。ま
た、水素ガス用バルブ4,6は開とする。この状態から
各ポンプP1,P2,P4,P5を駆動すれば、高温熱
源10と熱交換器1aとの間で熱媒体が循環し、低温熱
源12と熱交換器1bとの間で熱媒体が循環し、また、
低温熱源16と熱交換器2aとの間で熱媒体が循環し、
熱負荷18と熱交換器2bとの間で熱媒体が循環する。
【0023】これにより、第1の水素吸蔵合金槽1Aに
収容された第1の水素吸蔵合金MH−1が加熱され、予
め吸蔵させてある水素ガスを放出し、放出された水素ガ
スは水素ガス用バルブ4を通つて第2の水素吸蔵合金槽
2Aに収容された第2の水素吸蔵合金MH−2に吸蔵さ
れる。第2の水素吸蔵合金MH−2に水素ガスが吸蔵さ
れると、第2の水素吸蔵合金MH−2は発熱するが、低
温熱源16と熱交換器2aとの間で熱媒体が循環するた
め、所定の低い温度に保たれる。
【0024】また、第3の水素吸蔵合金槽1Bに収容さ
れた第1の水素吸蔵合金MH−1は、冷却されて水素ガ
スを吸蔵するため、第4の水素吸蔵合金槽2Bに収容さ
れた第2の水素吸蔵合金MH−2に予め吸蔵された水素
ガスが放出され、水素ガス用バルブ6を通つて第3の水
素吸蔵合金槽1Bに収容された第1の水素吸蔵合金MH
−1に吸蔵される。第3の水素吸蔵合金槽1Bに収容さ
れた第1の水素吸蔵合金MH−1に水素ガスが吸蔵され
ると第1の水素吸蔵合金MH−1は発熱するが、低温熱
源12と熱交換器1bとの間で熱媒体が循環するため、
所定の低い温度に保たれる。第4の水素吸蔵合金槽2B
に収容された第2の水素吸蔵合金MH−2は、水素ガス
を放出するため冷熱を発生し、この冷熱は、熱負荷18
と熱交換器2bとの間で熱媒体が循環するため、熱負荷
18に供給される。
【0025】このようにして、第1と第2の水素吸蔵合
金槽1A,2A間及び第3と第4の水素吸蔵合金槽1
B,2B間で行われる水素移動の方向をお互いに逆とし
て、第1の工程が行われる。第1工程において所定量の
水素ガスの移動が完了すると、続いて顕熱回収が開始さ
れる。
【0026】顕熱回収では、先ず、切替えバルブ48,
50,56,58,60,88,90が図2に黒塗りで
示すように開作動し、第1の水素吸蔵合金槽1Aの熱交
換器1aと一方の第1の蓄熱槽14との間で熱媒体が循
環するように切替えられ、第1顕熱回収用ポンプP3の
駆動により、高温状態の第1の水素吸蔵合金槽1Aの顕
熱が比較的高温のままで一方の第1の蓄熱槽14に回収
される。続いて、切替えバルブ88,90が作動し、第
1の水素吸蔵合金槽1Aの熱交換器1aと他方の第1の
蓄熱槽15との間で熱媒体が循環するように切替えら
れ、第1の水素吸蔵合金槽1Aの顕熱が若干低温の熱媒
体によつて蓄熱槽15に回収される。
【0027】次に、切替えバルブ48,50,56はそ
のままとして、切替えバルブ52,54,58,60が
図3に黒塗りで示すように開作動し、第1顕熱回収用ポ
ンプP3の駆動により、熱交換器1aと熱交換器1bと
の間で熱媒体が循環するように切替えられ、第1の水素
吸蔵合金槽1Aと第3の水素吸蔵合金槽1Bとの間で顕
熱交換が行われる。これにより、第1の水素吸蔵合金槽
1A及び第3の水素吸蔵合金槽1Bが、ほぼ同一温度に
なる。
【0028】次に、切替えバルブ56,60,88,9
0が図4に黒塗りで示すように開作動し、熱交換器1b
と他方の第1の蓄熱槽15との間で熱媒体が循環するよ
うに切替えられ、この蓄熱槽15に回収されている顕熱
が第3の水素吸蔵合金槽1Bに供給回収される。続い
て、切替えバルブ88,90が作動し、一方の第1の蓄
熱槽14に回収されている比較的多量の顕熱が第3の水
素吸蔵合金槽1Bに供給回収される。
【0029】一方、第2の水素吸蔵合金槽2Aと第4の
水素吸蔵合金槽2Bとの間の顕熱回収においては、先
ず、切替えバルブ74,76,78,82,84,86
が図2に黒塗りで示すように開作動し、熱交換器2bと
一方の第2の蓄熱槽20との間で熱媒体が循環するよう
に切替えられ、第2顕熱回収用ポンプP6の駆動によ
り、低温の第4の水素吸蔵合金槽2Bの顕熱が一方の第
2の蓄熱槽20に回収される。続いて、切替えバルブ8
4,86が作動し、熱交換器2bと他方の第2の蓄熱槽
21との間で熱媒体が循環するように切替えられ、第4
の水素吸蔵合金槽2Bの顕熱が他方の第2の蓄熱槽21
に回収される。
【0030】次に、切替えバルブ74,76はそのまま
として、切替えバルブ70,72,78,80,82が
図3に黒塗りで示すように開作動し、第2顕熱回収用ポ
ンプP6の駆動により、熱交換器2aと熱交換器2bと
の間で熱媒体が循環するように切替えられ、第2の水素
吸蔵合金槽2Aと第4の水素吸蔵合金槽2Bとの間で顕
熱交換が行われる。これにより、第2の水素吸蔵合金槽
2A及び第4の水素吸蔵合金槽2Bが、ほぼ同一温度に
なる。
【0031】次に、切替えバルブ70,72,78はそ
のままとして、切替えバルブ80,82,84,86が
図4に黒塗りで示すように開作動し、熱交換器2aと他
方の第2の蓄熱槽21との間で熱媒体が循環するように
切替えられ、この蓄熱槽21に回収されている比較的少
量の顕熱が第2の水素吸蔵合金槽2Aに供給回収され
る。次に、切替えバルブ84,86が作動し、熱交換器
2aと一方の第2の蓄熱槽20との間で熱媒体が循環す
るように切替えられ、この蓄熱槽20に回収されている
比較的多量の顕熱が第2の水素吸蔵合金槽2Aに供給回
収される。これにより、第2の水素吸蔵合金槽2Aが十
分に温度低下する。
【0032】図5〜図10に示す各ステップを参照し
て、上述した第2の水素吸蔵合金槽2Aと第4の水素吸
蔵合金槽2Bとの間の顕熱回収について詳述する。第2
の水素吸蔵合金槽2Aと第4の水素吸蔵合金槽2Bとの
間の顕熱回収においては、先ず、図2に示すように切替
えバルブ74,76,78,82,84,86が作動
し、熱交換器2bと一方の第2の蓄熱槽20との間で熱
媒体が循環するように切替えられ、図5に示す第1ステ
ップとして低温の第4の水素吸蔵合金槽2Bの顕熱が一
方の第2の蓄熱槽20に回収され、この蓄熱槽20は、
A からTB の温度に冷却される。続いて、切替えバル
ブ84,86が作動し、熱交換器2bと他方の第2の蓄
熱槽21との間で熱媒体が循環するように切替えられ、
図6に示す第2ステップとして第4の水素吸蔵合金槽2
Bの顕熱がこの蓄熱槽21に回収され、この蓄熱槽21
は、TC からTD の温度に冷却される。
【0033】次に、図3に示すように切替えバルブ7
0,72,78,80,82が作動し、熱交換器2aと
熱交換器2bとの間で熱媒体が循環するように切替えら
れ、図7に示す第3ステップとして第2の水素吸蔵合金
槽2Aと第4の水素吸蔵合金槽2Bとの間で顕熱交換が
行われ、第2の水素吸蔵合金槽2AはTI からTE の温
度に冷却される。
【0034】次に、図4に示すように切替えバルブ8
0,82,84,86が作動し、熱交換器2aと他方の
第2の蓄熱槽21との間で熱媒体が循環するように切替
えられ、この蓄熱槽21に回収されている比較的少量の
顕熱が第2の水素吸蔵合金槽2Aに供給回収され、図8
に示す第4ステップとして第2の水素吸蔵合金槽2Aは
E からTF の温度に冷却される。
【0035】次に、切替えバルブ84,86が作動し、
熱交換器2aと一方の第2の蓄熱槽20との間で熱媒体
が循環するように切替えられ、図9に示す第5ステップ
として第2の水素吸蔵合金槽2AはTF からTG の温度
に冷却される。第2の水素吸蔵合金槽2Aの温度がTG
になると、図10に示す第6ステップとして第2工程が
開始される。
【0036】第2工程は、高温熱源10の熱媒体が熱交
換器1bに、低温熱源12の熱媒体が熱交換器1aに供
給されるように切替えられ、また、低温熱源16の比較
的低温の熱媒体が熱交換器2bに、熱負荷18の更に低
温の熱媒体が熱交換器2aに供給されるように切替えら
れ、更に、水素ガス用バルブ4,6は開として行われ
る。この状態から各ポンプP1,P2,P4,P5を駆
動すれば、高温熱源10と熱交換器1bとの間で熱媒体
が循環し、低温熱源12と熱交換器1aとの間で熱媒体
が循環し、また、低温熱源16と熱交換器2bとの間で
熱媒体が循環し、熱負荷18と熱交換器2aとの間で熱
媒体が循環する。このように、第2工程は、高温熱源1
0、低温熱源12,16及び熱負荷18の接続を交換す
る以外は第1工程と実質的に同様であり、第2工程後の
顕熱回収も実質的に同様に行う。
【0037】
【発明の効果】以上の説明によつて理解されるように、
本発明に係る水素吸蔵合金を用いた熱交換器の熱回収方
法及びその装置によれば、次の効果を奏することができ
る。請求項1の発明によれば、蓄熱槽に一方の水素吸蔵
合金槽の顕熱を回収した後に一対の水素吸蔵合金槽同士
での顕熱交換を行い、その後回収されている蓄熱槽の顕
熱を他方の水素吸蔵合金槽に戻すことにより、次の式で
表される顕熱回収率が得られる。すなわち、顕熱回収率
は、例えば蓄熱槽を1槽設ければ60%の顕熱回収率と
なり、蓄熱槽を2槽設ければ66.7%の顕熱回収率と
なり、複数の蓄熱槽を設ければ高効率の顕熱回収が図れ
る。 KN =〔1−(2/4+N)〕×100(%) KN :顕熱回収率 N:蓄熱槽の数
【0038】請求項2の発明によれば、複数の蓄熱槽を
設けるので、各蓄熱槽に異なる温度の熱媒体によつて顕
熱が回収されるので、66.7%以上の高度の顕熱回収
率が良好に確保される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の1実施例に係る水素吸蔵合金を用い
た熱交換器の熱回収装置を示すブロック図。
【図2】 同じく作用説明図。
【図3】 同じく作用説明図。
【図4】 同じく作用説明図。
【図5】 同じく顕熱回収の第1ステップに係る水素吸
蔵合金槽及び蓄熱槽の温度変化を示す線図。
【図6】 同じく顕熱回収の第2ステップに係る水素吸
蔵合金槽及び蓄熱槽の温度変化を示す線図。
【図7】 同じく顕熱回収の第3ステップに係る水素吸
蔵合金槽及び蓄熱槽の温度変化を示す線図。
【図8】 同じく顕熱回収の第4ステップに係る水素吸
蔵合金槽及び蓄熱槽の温度変化を示す線図。
【図9】 同じく顕熱回収の第5ステップに係る水素吸
蔵合金槽及び蓄熱槽の温度変化を示す線図。
【図10】 同じく顕熱回収の第6ステップに係る水素
吸蔵合金槽及び蓄熱槽の温度変化を示す線図。
【符号の説明】
1A:第1の水素吸蔵合金槽、1B:第3の水素吸蔵合
金槽、2A:第2の水素吸蔵合金槽、2B:第4の水素
吸蔵合金槽、1a:熱交換器、1b:熱交換器、2a:
熱交換器、2b:熱交換器、14,15:第1の蓄熱
槽、20,21:第2の蓄熱槽、40,42,44,4
6,48,50,52,54,56,58,60,6
2,64,66,68,70,72,74,76,7
8,80,82,84,86,88,90:切替えバル
ブ、118,124,126,120,121,21
8,224,226,220,221:熱媒配管、MH
−1:水素吸蔵合金、MH−2:水素吸蔵合金、P1,
P2,P3,P4,P5,P6:ポンプ、P3:第1顕
熱回収用ポンプ、P6:第2顕熱回収用ポンプ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 次田 純一 千葉県四街道市鷹の台1−3 株式会社日 本製鋼所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高温の熱媒体又は低温の熱媒体が選択的
    に供給される熱交換器(1a,1b)で昇温又は降温さ
    れる第1の水素吸蔵合金(MH−1)がそれぞれ収容さ
    れた第1及び第3の水素吸蔵合金槽(1A,1B)と、
    比較的低温の熱媒体又は熱負荷(18)に利用される熱
    媒体が選択的に供給される熱交換器(2a,2b)で昇
    温又は降温される第2の水素吸蔵合金(MH−2)がそ
    れぞれ収容された第2及び第4の水素吸蔵合金槽(2
    A,2B)と、第1と第2及び第3と第4の水素吸蔵合
    金槽(1A,2A、1B,2B)をそれぞれ接続する水
    素ガス用通路(8,9)と、第1又は第3の水素吸蔵合
    金槽(1A,1B)に選択的に接続可能な第1の蓄熱槽
    (14,15)と、第2又は第4の水素吸蔵合金槽(2
    A,2B)に選択的に接続可能な第2の蓄熱槽(20,
    21)とを備え、 第1と第2の水素吸蔵合金槽(1A,2A)間及び第3
    と第4の水素吸蔵合金槽(1B,2B)間で行われる水
    素移動の方向をお互いに逆とする第1と第2の工程を交
    互に行う水素吸蔵合金を用いた熱交換器の熱回収方法で
    あつて、 前記第1,第2の工程の間に、第1と第3の水素吸蔵合
    金槽(1A,1B)においては、先ず最初に高温の熱媒
    体によつて加熱された一方の水素吸蔵合金槽(1A又は
    1B)と第1の蓄熱槽(14,15)との間において顕
    熱回収を行い、次に第1と第3の水素吸蔵合金槽(1
    A,1B)間において顕熱交換を行い、次いで、第1の
    蓄熱槽(14,15)に回収された顕熱を他方の水素吸
    蔵合金槽(1B又は1A)に供給し、 第2と第4の水素吸蔵合金槽(2A,2B)において
    は、先ず最初に熱負荷(18)に利用された一方の水素
    吸蔵合金槽(2A又は2B)と第2の蓄熱槽(20,2
    1)との間において顕熱回収を行い、次に第2と第4の
    水素吸蔵合金槽(2A,2B)間において顕熱交換を行
    い、次いで、第2の蓄熱槽(20,21)に回収された
    顕熱を他方の水素吸蔵合金槽(2B又は2A)に供給す
    ることを特徴とする水素吸蔵合金を用いた熱交換器の熱
    回収方法。
  2. 【請求項2】 高温の熱媒体又は低温の熱媒体が選択的
    に供給される熱交換器(1a,1b)で昇温又は降温さ
    れる第1の水素吸蔵合金(MH−1)がそれぞれ収容さ
    れた第1及び第3の水素吸蔵合金槽(1A,1B)と、
    比較的低温の熱媒体又は熱負荷(18)に利用される熱
    媒体が選択的に供給される熱交換器(2a,2b)で昇
    温又は降温される第2の水素吸蔵合金(MH−2)がそ
    れぞれ収容された第2及び第4の水素吸蔵合金槽(2
    A,2B)と、第1と第2及び第3と第4の水素吸蔵合
    金槽(1A,2A、1B,2B)をそれぞれ接続する水
    素ガス用通路(8,9)と、第1と第3の水素吸蔵合金
    槽(1A,1B)の間を熱交換が可能に接続し、第1顕
    熱回収用ポンプ(P3)によつて熱媒体を循環させる熱
    媒配管(118,124,126,120,121)
    と、第2と第4の水素吸蔵合金槽(2A,2B)の間を
    熱交換が可能に接続し、第2顕熱回収用ポンプ(P6)
    によつて熱媒体を循環させる熱媒配管(218,22
    4,226,220,221)と、第1又は第3の水素
    吸蔵合金槽(1A,1B)に選択的に接続され、第1又
    は第3の水素吸蔵合金槽(1A,1B)の顕熱を選択的
    に回収する第1の蓄熱槽(14,15)と、第2又は第
    4の水素吸蔵合金槽(2A,2B)に選択的に接続さ
    れ、第2又は第4の水素吸蔵合金槽(2A,2B)の顕
    熱を選択的に回収する第2の蓄熱槽(20,21)とを
    備え、第1と第2の水素吸蔵合金槽(1A,2A)間及
    び第3と第4の水素吸蔵合金槽(1B,2B)間で行わ
    れる水素移動の方向をお互いに逆とする第1と第2の工
    程を交互に行う水素吸蔵合金を用いた熱交換器の熱回収
    装置であつて、 前記第1の蓄熱槽(14,15)を複数設け、複数の第
    1の蓄熱槽(14,15)を第1又は第3の水素吸蔵合
    金槽(1A,1B)に選択的に接続可能にすると共に、
    第2の蓄熱槽(20,21)を複数設け、複数の第2の
    蓄熱槽(20,21)を第2又は第4の水素吸蔵合金槽
    (2A,2B)に選択的に接続可能にすることを特徴と
    する水素吸蔵合金を用いた熱交換器の熱回収装置。
JP7117666A 1995-04-20 1995-04-20 水素吸蔵合金を用いた熱交換器の熱回収方法及び その装置 Pending JPH08291949A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7117666A JPH08291949A (ja) 1995-04-20 1995-04-20 水素吸蔵合金を用いた熱交換器の熱回収方法及び その装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7117666A JPH08291949A (ja) 1995-04-20 1995-04-20 水素吸蔵合金を用いた熱交換器の熱回収方法及び その装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH08291949A true JPH08291949A (ja) 1996-11-05

Family

ID=14717283

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7117666A Pending JPH08291949A (ja) 1995-04-20 1995-04-20 水素吸蔵合金を用いた熱交換器の熱回収方法及び その装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH08291949A (ja)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0071271B1 (en) Metal hydride heat pump system
JP2652456B2 (ja) 水素吸蔵合金を利用した熱利用システムの運転方法
JPH08291949A (ja) 水素吸蔵合金を用いた熱交換器の熱回収方法及び その装置
RU2131987C1 (ru) Тепловая установка, работающая по принципу стирлинга
JP2000018765A (ja) 空気調和装置
JP3464337B2 (ja) 水素吸蔵合金利用冷熱発生装置及びその運転方法
JPH1073337A (ja) 冷暖房方法及びその装置
JPH02110263A (ja) 水素吸蔵合金を利用した熱利用システムとその運転方法
JP3583185B2 (ja) 水素吸蔵合金利用冷熱発生装置
CN219029067U (zh) 一种用于车辆的热管理系统及车辆
JP2000346483A (ja) ヒートポンプ
JP2511421Y2 (ja) 路面融雪装置
JP3418047B2 (ja) 冷熱発生装置の運転方法
JP2580402B2 (ja) 熱利用システム
JPH0633977B2 (ja) 水素吸蔵合金を利用した熱利用システム
JP2000097513A (ja) 冷暖熱供給装置及びその制御方法
JPH0784966B2 (ja) 金属水素化物を利用したヒ−トポンプ及びその制御方法
JPS6186542A (ja) 間欠作動式ヒートポンプ装置の運転方法
JPS62245056A (ja) 低温熱回収方法およびその装置
JPH0399169A (ja) 金属水素化物を利用した熱駆動型冷熱装置
JPS60269A (ja) ヒ−トポンプ給湯暖冷房システム
JPH1038486A (ja) 水素輸送機関および熱輸送方法
JPS638391B2 (ja)
JP3133442B2 (ja) 金属水素化物を利用した熱駆動型冷熱発生方法および装置
JPS6315051A (ja) 間欠式ヒ−トポンプシステム