JPH1073337A - 冷暖房方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷房及び暖房の両者を行う場合、蓄冷及び蓄
熱の両者が必要になり、冷暖房装置が大形化すると共
に、構造が複雑化せざるを得ない。 【解決手段】 第２ＭＨ容器２を排熱源３８によつて加
熱しながら、第２ＭＨ容器２から第１ＭＨ容器１に向け
て水素を移動させることにより、第１ＭＨ容器１の水素
吸蔵合金Ａ１に発熱反応を生じさせ、第１ＭＨ容器１で
の発生熱を利用して暖気を得、その後、コンプレッサ４
により、第１ＭＨ容器１内の水素ガスを第２ＭＨ容器２
に戻すと共に、第１ＭＨ容器１を排熱源３８によつて冷
却しながら、第２ＭＨ容器２から第１ＭＨ容器１に向け
て水素を移動させることにより、第２ＭＨ容器２の水素
吸蔵合金Ａ２に吸熱反応を生じさせ、第２ＭＨ容器２で
の発生熱を利用して冷気を得、その後、コンプレッサ４
により、第１ＭＨ容器１内の水素ガスを第２ＭＨ容器２
に戻す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷暖房方法及びそ
の装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の冷暖房装置として、夜間（深夜）
電力を利用することにより、昼間の電力消費量のピーク
カットを企図するものが知られている。この種の冷暖房
装置では、夜間電力を使用して蓄熱体に蓄熱させてお
き、この蓄熱を昼間に有効利用している。例えば、蓄熱
体に固体と液体との間での相変化を行わせ、その際に凝
固熱又は融解熱からなる潜熱を吸収又は放出する性質を
利用することにより、省スペースを図りながら比較的大
量の蓄熱を実現している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の冷暖房装置にあつては、冷房及び暖房の両者
を行う場合、蓄冷及び蓄熱の両者が必要になる。その結
果、冷暖房装置が大形化すると共に、構造が複雑化せざ
るを得ないという技術的課題を有している。

【０００４】

【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、その構成は、
次の通りである。請求項１の発明は、水素吸蔵合金Ａ
１，Ａ２をそれぞれ収容する第１，第２ＭＨ容器１，２
を配置し、第２ＭＨ容器２を排熱源３８によつて加熱し
ながら、第２ＭＨ容器２から第１ＭＨ容器１に向けて水
素を移動させることにより、第１ＭＨ容器１の水素吸蔵
合金Ａ１に発熱反応を生じさせ、該第１ＭＨ容器１での
発生熱を利用して暖気を得、その後、コンプレッサ４に
より、第１ＭＨ容器１内の水素ガスを第２ＭＨ容器２に
戻すことの繰り返しにより、暖房装置としての機能を得
ると共に、第１ＭＨ容器１を排熱源３８によつて冷却し
ながら、第２ＭＨ容器２から第１ＭＨ容器１に向けて水
素を移動させることにより、第２ＭＨ容器２の水素吸蔵
合金Ａ２に吸熱反応を生じさせ、該第２ＭＨ容器２での
発生熱を利用して冷気を得、その後、コンプレッサ４に
より、第１ＭＨ容器１内の水素ガスを第２ＭＨ容器２に
戻すことの繰り返しにより、冷房装置としての機能を得
ることを特徴とする冷暖房方法である。

【０００５】請求項２の発明は、水素吸蔵合金Ａ１，Ａ
２をそれぞれ収容する第１，第２ＭＨ容器１，２と、第
１ＭＨ容器１から第２ＭＨ容器２に向けて水素を強制的
に送り込むコンプレッサ４と、開閉バルブ１４を付属
し、第２ＭＨ容器２から第１ＭＨ容器１に向けて水素を
送る流路１５とを有し、第１ＭＨ容器１の熱媒体通路１
ａ及び第２ＭＨ容器２の熱媒体通路２ａを排熱源３８に
よつて温度調節された熱媒体を選択的に供給可能に配置
させ、かつ、第１ＭＨ容器１の熱取出用熱媒体通路１ｂ
及び第２ＭＨ容器２の熱取出用熱媒体通路２ｂを配置
し、いずれかの熱取出用熱媒体通路１ｂ，２ｂに生ずる
熱を熱媒体によつて外部に取り出し、暖気又は冷気を得
ることを特徴とする冷暖房装置である。

【０００６】請求項３の発明は、水素吸蔵合金Ａ５１，
Ａ５２をそれぞれ収容する第１，第２ＭＨ容器５１，５
２と、第１ＭＨ容器５１に付属される第１，第２熱媒体
通路５１ａ，５１ｂと、第２ＭＨ容器５２に付属される
第１，第２熱媒体通路５２ａ，５２ｂと、第１ＭＨ容器
５１と第２ＭＨ容器５２との間を連通させる水素管５３
と、夜間電力を使用して加熱された加熱水を貯留する蓄
熱タンク６０とを備え、蓄熱タンク６０内の加熱水を第
１ＭＨ容器５１の第２熱媒体通路５１ｂに供給循環させ
る配管７４，７５と、第１ＭＨ容器５１の第１熱媒体通
路５１ａに排熱源３８によつて温度調節された熱媒体を
供給循環させる配管８４，８５と、第２ＭＨ容器５２の
第１熱媒体通路５２ａに排熱源３８によつて温度調節さ
れた熱媒体を供給循環させる配管８７，８８と、第２Ｍ
Ｈ容器５２の第２熱媒体通路５２ｂに冷房用の熱媒体を
供給循環させる冷房用配管８０，８１と、該冷房用配管
８０，８１に接続される冷房装置と、蓄熱タンク６０の
高圧熱水の熱を暖房装置に供給する暖房用配管７０，７
１とを有することを特徴とする冷暖房装置である。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１〜図４は、本発明に係
る冷暖房装置の第１実施の形態を示す。図１中において
符号１，２は、それぞれ水素吸蔵合金Ａ１，Ａ２を収容
する第１，第２ＭＨ容器を示す。水素吸蔵合金Ａ１，Ａ
２は、各ＭＨ容器１，２内に通気性を有する図外のフィ
ルターによつて区画して配置され、各ＭＨ容器１，２内
（図１上で左端部）に水素空間を形成している。水素
は、この水素空間から出入りする。また、各水素吸蔵合
金Ａ１，Ａ２内には、水素吸蔵合金Ａ１，Ａ２を加熱又
は冷却するための熱媒体通路１ａ，２ａが付属されてい
ると共に、外部に熱（冷熱を含む）を取り出すための熱
取出用熱媒体通路１ｂ，２ｂが付属されている。ここ
で、水素吸蔵合金Ａ１，Ａ２は、平衡圧を高低異にする
２種類が用いられ、例えばTiZrCrFeMnNiCu系合金の組成
を異ならせることにより、特性を制御したものを使用で
きる。

【０００８】各熱媒体通路１ａ，２ａは、その一端部
が、分岐管３１，３２及び配管３０を介して下水、地熱
水等による低レベル排熱（１０〜３５℃）を液体又は気
体からなる熱媒体に蓄熱する排熱源３８に接続し、その
他端部が、分岐管３４，３５及び配管３３を介して排熱
源３８に接続している。３６は、配管３３に設けたポン
プであり、３７は、配管３３と分岐管３４，３５との接
続箇所に配置した３方切換え弁からなる切換え弁であ
り、排熱源３８を第１ＭＨ容器１の熱媒体通路１ａに連
通する切換え位置、排熱源３８を第２ＭＨ容器２の熱媒
体通路２ａに連通する切換え位置、及び両熱媒体通路１
ａ，２ａを遮断する切換え位置を有する。しかして、ポ
ンプ３６を駆動すると共に、切換え弁３７を切換え操作
することにより、排熱源３８内の比較的低温（１０〜３
５℃）の熱媒体をいずれか一方の熱媒体通路１ａ，２ａ
に選択的に供給循環させることができ、また、切換え弁
３７を切換え操作することにより、排熱源３８内の熱媒
体の供給を遮断することができる。

【０００９】また、各熱取出用熱媒体通路１ｂ，２ｂ
は、その一端部が、分岐管４１，４２及び配管４０を介
して熱交換器４８に接続し、その他端部が、分岐管４
４，４５及び配管４３を介して熱交換器４８に接続して
いる。４６は、配管４０に設けたポンプであり、４７
は、配管４２と分岐管４１，４２との接続箇所に配置し
た３方切換え弁からなる切換え弁でり、熱交換器４８を
第１ＭＨ容器１の熱取出用熱媒体通路１ｂに連通する切
換え位置、熱交換器４８を第２ＭＨ容器２の熱取出用熱
媒体通路２ｂに連通する切換え位置、及び両熱取出用熱
媒体通路１ｂ，２ｂを遮断する切換え位置を有する。し
かして、ポンプ４６を駆動すると共に、切換え弁４７を
切換え操作することにより、熱交換器４８内の熱媒体が
いずれか一方の熱取出用熱媒体通路１ｂ，２ｂに選択的
に供給循環され、１０℃又は５０℃程度の熱媒体となつ
て熱交換器４８内に貯留され、また、切換え弁４７を切
換え操作することにより、両熱取出用熱媒体通路１ｂ，
２ｂを遮断することができる。

【００１０】そして、第１，第２ＭＨ容器１，２の水素
空間同士は、コンプレッサ４を介在する配管１３によつ
て連通させると共に、開閉バルブ１４を介在する流路１
５によつて連通させてある。コンプレッサ４は、第１Ｍ
Ｈ容器１から第２ＭＨ容器２に向けて水素を強制的に送
り込む機能を有し、また、流路１５は、第２ＭＨ容器２
から第１ＭＨ容器１に向けて水素を流す機能を有する。

【００１１】次に、上記第１実施の形態の作用について
説明する。先ず、暖房装置としての作用について図１，
図２，図４を参照して説明する。いま、後述するように
コンプレッサ４を駆動し、第１ＭＨ容器１内の水素ガス
を第２ＭＨ容器２へ移動させてあるものとする。第２Ｍ
Ｈ容器２の水素吸蔵合金Ａ２に十分な水素が吸蔵された
状態で、開閉バルブ１４を開くと共に、第２ＭＨ容器２
を加熱する。すなわち、切換え弁３７を切換え操作する
と共に、ポンプ３６を駆動し、排熱源３８からの比較的
低温（１０〜３５℃）の熱媒体を熱媒体通路２ａに供給
循環させる。これにより、第２ＭＨ容器２の水素吸蔵合
金Ａ２から水素ガスが放出され、放出された水素ガスは
流路１５を通つて第１ＭＨ容器１に入り、その水素吸蔵
合金Ａ１に吸蔵され、発熱反応を起こす。

【００１２】この状態から切換え弁４７を切換えて分岐
管４１と配管４０とを接続させると共に、ポンプ４６を
駆動し、熱取出用熱媒体通路１ｂを通つて昇温した熱媒
体を熱交換器４８に導入する。このようにして熱交換器
４８内の熱媒体を熱取出用熱媒体通路１ｂを循環させ、
熱交換器４８内に蓄熱されたなら、この熱を熱交換器４
８から４０〜５０℃として取り出し、ファンコイルユニ
ット５に導き、ファンコイルユニット５から暖気を吹き
出すことにより、ビル等の暖房に供することができる。
なお、熱交換器４８を省略し、熱取出用熱媒体通路１ｂ
を通つて昇温した熱媒体を直接、ファンコイルユニット
５に導いて暖房を行うことも可能である。

【００１３】第１ＭＨ容器１と第２ＭＨ容器２との間の
水素の移動は、次のようにして行われる。すなわち、水
素圧力−水素吸蔵量特性を示す図２において、当初、点
Ｒで示すように十分な水素が吸蔵された状態の第２ＭＨ
容器２の水素吸蔵合金Ａ２から水素が放出され、点Ｒ〜
点Ｑとして破線で示すように内圧がＰＨからＰＭに降下
しながら水素吸蔵量が次第に減少し、放出された水素は
流路１５を通つて第１ＭＨ容器１に流入する。一方、第
１ＭＨ容器１では、点Ｓ〜点Ｔに示すように内圧がＰＭ
に向けて上昇しながら水素吸蔵量が増加する。

【００１４】この第１ＭＨ容器１と第２ＭＨ容器２との
間の水素の移動は、図４に示すように比較的低温（１０
〜３５℃）かつ比較的高圧ＰＨの点Ｘの状態の第２ＭＨ
容器２から、比較的高温（４０〜５０℃）かつ中間圧Ｐ
Ｍの点ＸＩの状態の第１ＭＨ容器１へと行われる。な
お、図２，図４には、第１ＭＨ容器１をＭＨ１、第２Ｍ
Ｈ容器２をＭＨ２として示してある。

【００１５】このようにして、第１ＭＨ容器１の水素吸
蔵合金Ａ１に十分に水素が吸蔵されたなら、ポンプ３６
の駆動を停止して再生工程に移行する。この再生工程で
は、切換え弁４７及び開閉バルブ１４を閉じた状態で、
切換え弁３７を切換え操作すると共に、ポンプ３６を駆
動し、未利用の排熱源３８からの比較的低温（１０〜３
５℃）の熱媒体を第１ＭＨ容器１及び第２ＭＨ容器２に
供給する。すなわち、未利用の排熱源３８からの比較的
低温（１０〜３５℃）の熱媒体を、第１ＭＨ容器１の熱
媒体通路１ａに供給循環させ、その水素吸蔵合金Ａ１を
比較的低温（１０〜３５℃）に加熱すると共に、第２Ｍ
Ｈ容器２の熱媒体通路２ａに供給循環させ、その水素吸
蔵合金Ａ２を比較的低温（１０〜３５℃）に冷却する。

【００１６】この状態から、コンプレッサ４を駆動して
第１ＭＨ容器１内を減圧する。これにより、加熱を受け
た状態で第１ＭＨ容器１内が減圧され、水素吸蔵合金Ａ
１から水素の放出が促される。同時に、第２ＭＨ容器２
内が昇圧するので、反応熱が排熱源３８に吸収されなが
ら、水素吸蔵合金Ａ２に水素が吸蔵される。かくして、
第１ＭＨ容器１の水素吸蔵合金Ａ１が吸熱反応に伴う過
度の温度低下を生ずることなく、水素の放出が維持され
ると同時に、第２ＭＨ容器２の水素吸蔵合金Ａ２が発熱
反応に伴う過度の温度上昇を生ずることなく、水素の吸
蔵作用が継続される。

【００１７】再生工程は、水素圧力−水素吸蔵量特性を
示す図２において、矢印Ｃで示すように行われる。すな
わち、水素吸蔵合金Ａ１から水素が放出され、図２に点
Ｖ〜点Ｕに示すように水素吸蔵量が次第に減少し、放出
された水素は配管１３を通つて第２ＭＨ容器２に比較的
高圧で送り込まれる。第２ＭＨ容器２では、図２に点Ｑ
で示すように水素吸蔵量が少なかつたものが、図２に点
Ｑ〜点Ｒに示すように水素の流入によつて内圧が上昇し
ながら水素吸蔵合金Ａ２に水素が効果的に吸蔵される。
発熱反応に伴う発生熱は、排熱源３８によつて吸収さ
れ、所定温度（１０〜３５℃）に維持される。

【００１８】この第１ＭＨ容器１と第２ＭＨ容器２との
間の水素の移動は、図４に示す比較的低温（１０〜３５
℃）かつ低圧ＰＬの点ＸＩＩの状態の第１ＭＨ容器１か
ら、比較的低温（１０〜３５℃）かつ比較的高圧ＰＨの
点Ｘの状態の第２ＭＨ容器２へと行われる。

【００１９】このように、コンプレッサ４を使用して第
１ＭＨ容器１内の水素を第２ＭＨ容器２内に強制的に送
り込み、圧力差を生じさせながら再生工程を行うので、
平衡圧を異ならせた両水素吸蔵合金Ａ１，Ａ２の温度差
がほとんど存在しない場合であつても、水素の吸蔵・放
出を行わせることができる。第２ＭＨ容器２内の水素吸
蔵合金Ａ２に十分に水素が吸蔵回収されたなら、コンプ
レッサ４及びポンプ３６の駆動を停止し、再生工程を終
了する。このようにして、第２ＭＨ容器２の水素吸蔵合
金Ａ２と第１ＭＨ容器１の水素吸蔵合金Ａ１との間で水
素を繰り返し移動させながら、熱交換器４８内に所定温
度（４０〜５０℃）に上昇した熱媒体を常時貯留させる
ことができる。この熱交換器４８内の所定温度（４０〜
５０℃）の熱をファンコイルユニット５に導入すること
により、暖房作用を連続的に得ることができる。

【００２０】次に、冷房装置としての作用について図
１，図３，図４を参照して説明する。いま、コンプレッ
サ４を駆動し、第１ＭＨ容器１内の水素ガスを第２ＭＨ
容器２へ移動させてあるものとする。この状態から、第
１ＭＨ容器１を比較的低温（１０〜３５℃）に冷却する
と共に、開閉バルブ１４を開く。すなわち、切換え弁３
７を切換え操作すると共に、ポンプ３６を駆動し、排熱
源３８からの比較的低温（１０〜３５℃）の熱媒体を熱
媒体通路１ａに供給循環させる。これにより、第２ＭＨ
容器２の水素吸蔵合金Ａ２から水素ガスが放出され、第
２ＭＨ容器２の水素吸蔵合金Ａ２が放熱反応を起こして
所定温度（７℃程度）に温度低下すると共に、放出され
た水素ガスは流路１５を通つて第１ＭＨ容器１に入り、
その水素吸蔵合金Ａ１に吸蔵され、発熱反応を起こす。
第１ＭＨ容器１は、排熱源３８からの比較的低温（１０
〜３５℃）の熱媒体によつて冷却されて所定温度に維持
されている。

【００２１】この状態から切換え弁４７を切換えて分岐
管４２と配管４０とを連通させると共に、ポンプ４６を
駆動し、熱取出用熱媒体通路２ｂを通つて冷却された熱
媒体を熱交換器４８に導入する。この熱を熱交換器４８
から７℃程度として取り出し、ファンコイルユニット５
に導いて、ファンコイルユニット５から冷気を吹き出さ
せることにより、ビル等の冷房に供する。

【００２２】第１ＭＨ容器１と第２ＭＨ容器２との間の
水素の移動は、次のようにして行われる。すなわち、水
素圧力−水素吸蔵量特性を示す図３において、当初、点
Ｇで示すように十分な水素が吸蔵された状態の水素吸蔵
合金Ａ２から水素が放出され、点Ｇ〜点Ｆに示すように
内圧がＰＭに向けて降下しながら水素吸蔵量が次第に減
少し、放出された水素は流路１５を通つて第１ＭＨ容器
１に流入する。一方、第１ＭＨ容器１では、点Ｈ〜点Ｉ
に示すように内圧がＰＬからＰＭに向けて上昇しながら
水素吸蔵量が増加する。なお、図３には、第１ＭＨ容器
１をＭＨ１、第２ＭＨ容器２をＭＨ２として示してあ
る。

【００２３】この第１ＭＨ容器１と第２ＭＨ容器２との
間の水素の移動は、図４に示す低温（７℃）かつ中間圧
の点ＸＩＩＩの状態の第２ＭＨ容器２から、比較的低温
（１０〜３５℃）かつ低圧ＰＬの点ＸＩＩの状態の第１
ＭＨ容器１へと行われる。

【００２４】第１ＭＨ容器１の水素吸蔵合金Ａ１に十分
な水素が吸蔵されたなら、開閉バルブ１４及び切換え弁
４７を閉じ、かつ、ポンプ４６を停止すると共に再度、
コンプレッサ４を駆動し、第１実施の形態と同様に第１
ＭＨ容器１内の水素ガスを第２ＭＨ容器２へ移動させて
再生を図る。すなわち、切換え弁３７を切換え操作する
と共に、ポンプ３６を駆動し、未利用の排熱源３８から
の比較的低温（１０〜３５℃）の熱媒体を第１ＭＨ容器
１及び第２ＭＨ容器２に供給し、第１ＭＨ容器１の水素
吸蔵合金Ａ１を比較的低温（１０〜３５℃）に加熱し、
か、第２ＭＨ容器２の水素吸蔵合金Ａ２を比較的低温
（１０〜３５℃）に冷却する。

【００２５】再生工程は、水素圧力−水素吸蔵量特性を
示す図３において、矢印Ｃで示すように行われる。すな
わち、コンプレッサ４を駆動して第１ＭＨ容器１内を減
圧することにより、水素吸蔵合金Ａ１から水素が放出さ
れ、図３に点Ｉ〜点Ｈとして破線で示すように次第に減
圧されながら水素吸蔵量が減少し、放出された水素は配
管１３を通つて第２ＭＨ容器２に比較的高圧で送り込ま
れる。

【００２６】一方、第２ＭＨ容器２では、図３に点Ｄで
示すように水素吸蔵量が少なかつたものが、図３に点Ｄ
〜点Ｅに示すように水素の流入によつて内圧が上昇しな
がら水素吸蔵合金Ａ２に水素が効果的に吸蔵される。こ
の第１ＭＨ容器１と第２ＭＨ容器２との間の水素の移動
は、第１実施の形態と同様に図４に示す点ＸＩＩ−点Ｘ
として生ずる。

【００２７】このように、コンプレッサ４を使用して第
１ＭＨ容器１内の水素を第２ＭＨ容器２内に強制的に送
り込んで圧力差を生じさせるので、平衡圧を異ならせた
両水素吸蔵合金Ａ１，Ａ２に温度差がほとんど存在しな
い場合であつても、水素の吸蔵・放出を繰り返して行わ
せることができる。第２ＭＨ容器２内の水素吸蔵合金Ａ
２に十分に水素が吸蔵回収されたなら、コンプレッサ４
及びポンプ３６の駆動を停止し、再生工程を終了する。
このようにして、第２ＭＨ容器２の水素吸蔵合金Ａ２と
第１ＭＨ容器１の水素吸蔵合金Ａ１との間で水素を繰り
返し移動させながら、熱交換器４８内に所定温度（７℃
程度）に低下した熱媒体を常時貯留させることができ
る。この熱交換器４８内の所定温度（７℃程度）の熱を
ファンコイルユニット５に導入することにより、冷房作
用を連続的に得ることができる。

【００２８】なお、上記構成の第１，第２ＭＨ容器１，
２を複数個配置し、両ＭＨ容器１，２における水素の吸
蔵及び放出を逆位相で実施することにより、ファンコイ
ルユニット５によつて連続的に暖房又は冷房することも
可能である。

【００２９】図５には、本発明に係る冷暖房装置の第２
実施の形態を示す。図５中において符号５１，５２は、
それぞれ水素吸蔵合金Ａ５１，Ａ５２を収容する第１，
第２ＭＨ容器を示す。水素吸蔵合金Ａ５１，Ａ５２は、
各ＭＨ容器５１，５２内に通気性を有する図外のフィル
ターによつて区画して配置され、両ＭＨ容器５１，５２
の対向する端部に水素空間を形成している。水素は、こ
の水素空間同士を接続する水素管５３を通じて出入りす
る。また、各水素吸蔵合金Ａ５１，Ａ５２内には、水素
吸蔵合金Ａ５１，Ａ５２を冷却（空冷又は水冷）するた
めの第１熱媒体通路５１ａ，５２ａが付属されていると
共に、第２熱媒体通路５１ｂ，５２ｂが付属されてい
る。ここで、水素吸蔵合金Ａ５１，Ａ５２は、平衡圧を
異にするものであり、例えばTiZrCrFeMnNiCu系合金の成
分を組成を異ならせることにより、特性を制御したもの
を使用できる。

【００３０】６０は密閉状態の蓄熱タンクであり、電気
ヒータ６１が付属されている。蓄熱タンク６０は、電気
ヒータ６１によつて夜間電力を使用して加熱され、熱水
（１４０〜１７０℃程度）を高圧状態（３．５〜７．５
ｋｇ／ｃｍ² ）で貯留する。また、蓄熱タンク６０には
太陽熱温水器６２が付属され、昼間、ポンプ６３の駆動
により、太陽熱温水器６２によつて加熱した水（８０℃
程度）を蓄熱タンク６０に供給することができるように
なつている。蓄熱タンク６０内への補給水は、開閉弁６
５を開くと共にポンプ６３を駆動することにより、給水
管６４からの水を太陽熱温水器６２を通して加熱した後
に、供給される。

【００３１】この蓄熱タンク６０には、温度調節器７
７、暖房用配管７０，７１及びポンプ７２を介して暖房
装置としてのファンコイルユニット７３が接続されて閉
回路が形成されると共に、温度調節器７８、配管７４，
７５及びポンプ７６を介して第１ＭＨ容器５１の第２熱
媒体通路５１ｂが接続されて閉回路が形成される。各温
度調節器７７，７８は、蓄熱タンク６０内の熱水（１４
０〜１７０℃程度）に常温水を混合させ、所定温度（８
０℃程度）に低下させて供給する機能を有する。一方、
第２ＭＨ容器５２の第２熱媒体通路５２ｂには、冷房用
配管８０，８１及びポンプ８２を介して冷房装置として
のファンコイルユニット８３が接続される。この第２熱
媒体通路５２ｂ及び冷房用配管８０，８１内には、熱媒
体が収容されている。

【００３２】第１ＭＨ容器５１の第１熱媒体通路５１ａ
は、配管８４，８５及びポンプ８６を介して、下水、地
熱水等による低レベル排熱（１０〜３５℃）を液体又は
気体からなる熱媒体に蓄熱する排熱源３８が接続されて
閉回路が形成される。第２ＭＨ容器５２の第１熱媒体通
路５２ａは、配管８７，８８及びポンプ８９を介して、
排熱源３８が接続されて閉回路が形成される。

【００３３】次に、上記第２実施の形態の作用について
説明する。蓄熱タンク６０内には、電気ヒータ６１に夜
間電力を供給して、熱水（１４０〜１７０℃程度）が高
圧状態で貯留されている。先ず、暖房装置としての作用
について説明する。暖房に際しては、ポンプ７２を駆動
する。これにより、蓄熱タンク６０内の加熱水（１４０
〜１７０℃程度）が温度調節器７７によつて所定温度
（８０℃程度）に降温した状態で、暖房用配管７０，７
１を介してファンコイルユニット７３に供給循環させ
る。かくして、ファンコイルユニット７３から暖気を吹
き出すことができる。ファンコイルユニット７３を通つ
た所定温度（８０℃程度）の温水は、７０℃程度の温度
に低下して蓄熱タンク６０内に還流する。なお、蓄熱タ
ンク６０内の加熱水を８０℃程度の温度に維持すれば、
温度調節器７７は省略することができる。

【００３４】次に、冷房装置としての作用について説明
する。冷房に際しては、第２ＭＨ容器５２内の水素を水
素管５３を通じて第１ＭＨ容器５１に移動させる。すな
わち、第２ＭＨ容器５２内の水素吸蔵合金Ａ５２に十分
な水素を吸蔵させた状態で、第１ＭＨ容器５１内の水素
吸蔵合金Ａ５１を第１熱媒体通路５１ａを通じて冷却
（空冷又は水冷）し、第１ＭＨ容器５１内の水素吸蔵合
金Ａ５１に水素を吸蔵させる。その際、ポンプ８６を駆
動し、第１ＭＨ容器５１の第１熱媒体通路５１ａに、排
熱源３８からの比較的低温（１０〜３５℃）の熱媒体を
供給循環させ、水素吸蔵合金Ａ５１を冷却する。

【００３５】これにより、第１ＭＨ容器５１内の水素吸
蔵合金Ａ５１での発熱反応が空冷又は水冷されながら継
続され、第２ＭＨ容器５２内の水素吸蔵合金Ａ５２から
水素が放出されて吸熱反応が生ずる。この第２ＭＨ容器
５２での吸熱反応により、第２ＭＨ容器５２内の水素吸
蔵合金Ａ５２に温度低下を生ずる。第２ＭＨ容器５２内
の水素吸蔵合金Ａ５２が７℃程度にまで温度低下したな
ら、ポンプ８２を駆動し、冷房用配管８０，８１を通じ
て、熱媒体をファンコイルユニット８３に供給循環させ
る。かくして、ファンコイルユニット８３から冷気を吹
き出すことにより、ビル等の冷房に供することができ
る。

【００３６】このようにして、第１ＭＨ容器５１の水素
吸蔵合金Ａ５１に十分に水素が吸蔵されたなら、ポンプ
８２，８６の駆動を停止して再生工程に移行する。この
再生工程では、ポンプ７６を駆動し、第１ＭＨ容器５１
の第２熱媒体通路５１ｂを、温度調節器７８及び配管７
４，７５を介して、蓄熱タンク６０内の熱水（１４０〜
１７０℃程度）を所定温度（８０℃程度）に低下させ
て、第１ＭＨ容器５１の第２熱媒体通路５１ｂに供給循
環させ、水素吸蔵合金Ａ５１を加熱する。また、ポンプ
８９を駆動し、第２ＭＨ容器５２の第１熱媒体通路５２
ａに排熱源３８からの比較的低温（１０〜３５℃）の熱
媒体を供給循環させて、水素吸蔵合金Ａ５２を冷却す
る。

【００３７】これにより、第１ＭＨ容器５１の水素吸蔵
合金Ａ５１から水素が放出され、放出された水素ガスは
水素管５３を通じて第２ＭＨ容器５２に入り、その水素
吸蔵合金Ａ５２に吸蔵される。このようにして、第２Ｍ
Ｈ容器５２の水素吸蔵合金Ａ５２に十分な水素が吸蔵さ
れたなら、ポンプ７６，８９の駆動を停止し、再生工程
を終了する。なお、蓄熱タンク６０内の加熱水を８０℃
程度の温度に維持すれば、温度調節器７８は省略するこ
とができる。

【００３８】このように、蓄熱タンク６０内に高温・高
圧の加熱水として蓄熱することにより、空調、特に暖房
運転に利用できる蓄熱量を増加することができ、蓄熱タ
ンク６０の容積を削減することが可能となる。加えて、
蓄熱量が増加するので、従来の給湯設備を使用して、給
湯を行うことも可能となる。

【００３９】ところで、第２実施の形態にあつては、暖
房用及び冷房用にそれぞれ別個のファンコイルユニット
７３，８３を備えさせたが、１個のファンコイルユニッ
トに切換え弁を介して第２ＭＨ容器５２の第２熱媒体通
路５２ｂ又は蓄熱タンク６０を選択的に接続させること
により、冷暖房の吹き出しを１個のファンコイルユニッ
トによつて共用させることも可能である。更に、単一の
ファンコイルユニット７３，８３による冷暖房のみなら
ず、地域冷暖房に使用することもできる。

【００４０】また、第２ＭＨ容器５２内の水素吸蔵合金
Ａ５２を−２０℃程度にまで温度低下させて、冷凍に使
用することもできる。かくして、暖房及び冷房からなる
空調を年間を通して行うことが可能であるのみならず、
冷凍の用途への使用も可能となる。冷凍に使用する場
合、熱取出用熱媒体通路５２ｂ内の熱媒体は、塩化カル
シウム水溶液、フロリナート等の凍結し難いものとす
る。

【００４１】

【発明の効果】以上の説明によつて理解されるように、
本発明によれば、次の効果を奏することができる。請求
項１及び２の発明によれば、未利用の比較的低温の排熱
源を使用して、ＭＨ容器の水素吸蔵合金に発熱反応を生
じさせ、水素吸蔵合金による発生熱を利用して暖房を行
い、また、ＭＨ容器の水素吸蔵合金に吸熱反応を生じさ
せ、水素吸蔵合金による発生熱を利用して冷房を行うと
共に、一対のＭＨ容器間で一方から他方に向けて水素を
強制的に送り込むことにより、上記暖房又は冷房を繰り
返し行う。しかして、特別の熱源を使用せず未利用の比
較的低温の排熱源を使用できるので、構造簡素かつ小形
にして省エネルギーとなると共に、昼間の各種の負荷要
求に対して冷房又は暖房の柔軟な対応が可能となる。

【００４２】請求項３の発明によれば、加熱水を蓄熱す
るのみで、暖房運転のみらず、冷房運転も可能になる。
その結果、コンパクトかつ構造簡素な冷暖房装置が得ら
れる。加えて、蓄熱タンク内の加熱水を夜間電力の使用
によつて得るので、昼間の電力消費量のピークカットを
図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施の形態に係る冷暖房装置を
示す概念図。

【図２】 同じく暖房時の水素吸蔵合金の水素圧力−水
素吸蔵量特性を示す線図。

【図３】 同じく冷房時の水素吸蔵合金の水素圧力−水
素吸蔵量特性を示す線図。

【図４】 同じく水素吸蔵合金の水素圧力−温度平衡特
性を示す線図。

【図５】 本発明の第２実施の形態に係る冷暖房装置を
示す概念図。

【符号の説明】

１：第１ＭＨ容器、２：第２ＭＨ容器、１ａ，２ａ：熱
媒体通路、１ｂ，２ｂ：熱取出用熱媒体通路、４：コン
プレッサ、１４：開閉バルブ、１５：流路、３８：排熱
源、５１：第１ＭＨ容器、５１ａ：第１熱媒体通路、５
１ｂ：第２熱媒体通路、５２：第２ＭＨ容器、５２ａ：
第１熱媒体通路、５２ｂ：第２熱媒体通路、５３：水素
管、６０：蓄熱タンク、７０，７１：暖房用配管、７
４，７５，８４，８５，８７，８８：配管、８０，８
１：冷房用配管、Ａ１，Ａ２，Ａ５１，Ａ５２：水素吸
蔵合金。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水素吸蔵合金（Ａ１，Ａ２）をそれぞれ
   収容する第１，第２ＭＨ容器（１，２）を配置し、第２
   ＭＨ容器（２）を排熱源（３８）によつて加熱しなが
   ら、第２ＭＨ容器（２）から第１ＭＨ容器（１）に向け
   て水素を移動させることにより、第１ＭＨ容器（１）の
   水素吸蔵合金（Ａ１）に発熱反応を生じさせ、該第１Ｍ
   Ｈ容器（１）での発生熱を利用して暖気を得、その後、
   コンプレッサ（４）により、第１ＭＨ容器（１）内の水
   素ガスを第２ＭＨ容器（２）に戻すことの繰り返しによ
   り、暖房装置としての機能を得ると共に、第１ＭＨ容器
   （１）を排熱源（３８）によつて冷却しながら、第２Ｍ
   Ｈ容器（２）から第１ＭＨ容器（１）に向けて水素を移
   動させることにより、第２ＭＨ容器（２）の水素吸蔵合
   金（Ａ２）に吸熱反応を生じさせ、該第２ＭＨ容器
   （２）での発生熱を利用して冷気を得、その後、コンプ
   レッサ（４）により、第１ＭＨ容器（１）内の水素ガス
   を第２ＭＨ容器（２）に戻すことの繰り返しにより、冷
   房装置としての機能を得ることを特徴とする冷暖房方
   法。
2. 【請求項２】 水素吸蔵合金（Ａ１，Ａ２）をそれぞれ
   収容する第１，第２ＭＨ容器（１，２）と、第１ＭＨ容
   器（１）から第２ＭＨ容器（２）に向けて水素を強制的
   に送り込むコンプレッサ（４）と、開閉バルブ（１４）
   を付属し、第２ＭＨ容器（２）から第１ＭＨ容器（１）
   に向けて水素を送る流路（１５）とを有し、第１ＭＨ容
   器（１）の熱媒体通路（１ａ）及び第２ＭＨ容器（２）
   の熱媒体通路（２ａ）を排熱源（３８）によつて温度調
   節された熱媒体を選択的に供給可能に配置させ、かつ、
   第１ＭＨ容器（１）の熱取出用熱媒体通路（１ｂ）及び
   第２ＭＨ容器（２）の熱取出用熱媒体通路（２ｂ）を配
   置し、いずれかの熱取出用熱媒体通路（１ｂ，２ｂ）に
   生ずる熱を熱媒体によつて外部に取り出し、暖気又は冷
   気を得ることを特徴とする冷暖房装置。
3. 【請求項３】 水素吸蔵合金（Ａ５１，Ａ５２）をそれ
   ぞれ収容する第１，第２ＭＨ容器（５１，５２）と、第
   １ＭＨ容器（５１）に付属される第１，第２熱媒体通路
   （５１ａ，５１ｂ）と、第２ＭＨ容器（５２）に付属さ
   れる第１，第２熱媒体通路（５２ａ，５２ｂ）と、第１
   ＭＨ容器（５１）と第２ＭＨ容器（５２）との間を連通
   させる水素管５３と、夜間電力を使用して加熱された加
   熱水を貯留する蓄熱タンク（６０）とを備え、蓄熱タン
   ク（６０）内の加熱水を第１ＭＨ容器（５１）の第２熱
   媒体通路（５１ｂ）に供給循環させる配管（７４，７
   ５）と、第１ＭＨ容器（５１）の第１熱媒体通路（５１
   ａ）に排熱源（３８）によつて温度調節された熱媒体を
   供給循環させる配管８４，８５と、第２ＭＨ容器（５
   ２）の第１熱媒体通路（５２ａ）に排熱源（３８）によ
   つて温度調節された熱媒体を供給循環させる配管８７，
   ８８と、第２ＭＨ容器（５２）の第２熱媒体通路（５２
   ｂ）に冷房用の熱媒体を供給循環させる冷房用配管８
   ０，８１と、該冷房用配管８０，８１に接続される冷房
   装置と、蓄熱タンク（６０）の高圧熱水の熱を暖房装置
   に供給する暖房用配管（７０，７１）とを有することを
   特徴とする冷暖房装置。