JPS59100371A - ヒ−トポンプ装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はヒートポンプ装置に関し、詳しくは、金属水素
化物を用いるヒートポンプ装置に関する。

ある種の金属や合金が発熱的に水素を吸蔵して金属水素
化物を形成し、また、この金属水素化物が可逆的Ｃ二級
熱的に水素を放出することが知られており、近年、これ
らの金属水素化物の特性を利用したピー１−ポンプ装置
が種々提案されている。

従来、提案されているこれらヒートポンプ装置の多くは
、水素の平ｉモ分解圧の異なる金属水素化物をそれぞれ
熱交換器をなす密閉容器に充填し、一方の熱交換器内の
金属水素化物から吸熱的に水素を放出さゼると共に、こ
の水素を他方の熱交換器に導き、この熱交換器内の金属
水素化物に発熱的に吸蔵させる動作を各熱交換器につい
て交互に繰返させて、各熱交換器から金属水素化物の発
熱又は吸熱に伴う熱出力を取出している。

従って、このようなヒートポンプ装置においては、熱出
力を一定のレベルで連続して得ることができず、脈動的
にしか得られない問題がある。更に、金属水素化物に上
記のような反応を交互に行なわせるために、各熱交換器
を複雑な熱媒回路で接続し、弁操作によって熱媒回路を
切換えて、各熱交換器を交互に加熱又は冷却するために
、装置が信頼性に乏しいうえに、熱媒回路自体が熱容量
を有するために、熱媒回路に温度の異なる熱媒を交互に
流通させる際の熱損失も無視し得す、装置の成績係数が
低い。

本発明は上記の問題を解決するためになされたものであ
って、作動温度領域において異なる水素平衡分解圧を有
する金属水素化物を充填した一対の密閉容器からなる作
動対を所定温度の熱媒が流通する各熱媒室に循環して走
行させることにより、一定のレベルの熱出力を連続的に
安定して得ることができると共に、複雑な熱媒回路やそ
のための制御機構が不要であり、また、熱媒回路におけ
る熱損失がないために成績係数の高いし−トポンプ装置
を提供することを目的とする。

本発明のヒートポンプ装置は、作動温度領域において水
素の平衡分解圧が異なる第１及び第２の金属水素化物を
用い、第１の金属水素化物から水素を吸熱的に放出させ
、この水素を第２の金属水素化物に発熱的に吸蔵させ、
次に、この第２の金属水素化物から水素を吸熱的に放出
させ、この水素を前記第１の金属水素化物に発熱的に吸
蔵させるようにしたヒートポンプ装置において、第１の
金属水素化物を充填した第１の密閉容器と第２の金属水
素化物を充填した第２の密閉容器とを連通管にて接続連
通して作動対となし、この作動対の多数を第１の密閉容
器が相互に隣接し、第２の密閉容器が相互に隣接するよ
うに相互に平行に、且つ、各作動対がその走行方向と直
角の方向に延びるように無端の回転走行部材上に固定し
、上記走行部材と共に循環して走行させると共に、各作
動対において第１の密閉容器が高温熱媒室にあるときに
第２の密閉容器が中温熱媒室にあり、次いで、第１の密
閉容器が中温熱媒室にあるときに第２の密閉容器が低温
熱媒室にあるように各熱媒室を配設してなることを特徴
とするものである。

以下に実施例を示す図面に基づいて本発明のヒートポン
プ装置を説明する。

第１図は本発明のヒートポンプ装置における作動対とこ
れを走行させるための無端走行部材を示し、第１の密閉
容器１ａに第１の金属水素化物（以下、ＭＨＩと称する
。）が充填され、第２の密閉容器１ｂには、作動温度領
域においてＭＨＩよりも水素平衡分解圧の高い第２の金
属水素化物（以下、ＭＨ２と称する。）が充填され、こ
れら二つの密閉容器が水素連通管２により接続連通され
て作動対３を構成している。好ましくは、各密閉容器の
外側表面には後述する熱媒室における熱媒との熱交換を
容易にするためにフィン（図示せず）が配設されている
。

本発明のヒートポンプ装置においては、このような作動
対が無端の回転走行部材４上に第１の密閉容器が相互に
隣接すると共に、第２の密閉容器が相互に隣接するよう
に多数が平行に、且つ、各作動対が上記走行部材の走行
方向に直角方向に延びるように固定され、走行部材と共
にｉＩｉ環して走行される。図示した実施例においては
、走行部材４はベルト若しくは紐であって、客密閉容器
は−又は複数のヘルドに固定され、各ヘルドは、密閉容
器の下半を受は入れる切欠き５を有する一対の駆動歯車
６間に架設されて、歯車により所定方向に走行される。

但し、走行部材は上記例示に限定されず、作動対を上記
のように固定すると共に、循環して走行させ得る限りは
任意の手段であってよい。

第２図は本発明のヒートポンプ装置の概念図を示し、上
記作動対３及び走行部材４は容器７内に収容されている
。この容器は走行部材の走行方向に沿って延びる第１の
隔壁８によって区画され、更に、この隔壁と直角方向に
延びる第２の隔壁９によって区画されて、四つの熱媒室
を有するように形成されている。これら熱媒室は金属水
素化物を充填した密閉容器と熱交換する熱媒を流通させ
るもので、第１の密閉容器１ａが所定方向に走行する間
に交互にその中を通過するように、高温熱媒室１０と中
温熱媒室１１とが隣接して配設されていると共に、上記
第１の密閉容器が上記高温熱媒室にあるときに第２の密
閉容器１ｂが中温熱媒室１２にあり、第１の密閉容器が
上記中温熱媒室１１にあるときに第２の密閉容器が低温
熱媒室１３にあるように、中温熱媒室１２と低温熱媒室
１３が相互に隣接して配設されていると共に、高温熱媒
室１０と第２の密閉容器側の中温熱媒室１２とが隣接し
、且つ、第１の密閉容器側の中温熱媒室１１と低温熱媒
室１３とが隣接するように配設されている。

本発明のヒートポンプ装置においては、各熱媒室は、走
行部材及びこれに固定された作動対の走行を妨げないよ
うに可及的に気密に保たれ、気体熱媒としては、例えば
、加熱空気や冷却空気が好ましく用いられる。また、熱
媒室間での気体熱媒の移動を防くために、各熱媒室には
実質的に等しい圧力で気体熱媒が供給されるのが好まし
い。

上記した装置の作動を第３図に示す所謂右回りサイクル
線図に基づいて説明する。

一つの作動対において、第１の密閉容器が高温熱媒室に
あり、第２の密閉容器が中温熱媒室にあるとき、第１の
密閉容器中のＭＨＩは温度ＴＨの高温熱媒により加熱さ
れて水素を放出しく点Ａ）、この水素は水素平衡分解圧
の差によって連通管を経て第２の密閉容器に移動し、こ
こで中温熱媒により温度ＴＭに保たれたＭＢ２がこの水
素を発熱的に吸蔵する（点Ｂ）。次に、この作動対が走
行して第１の密閉容器が中温熱媒室に入り、第２の密閉
容器が低温熱媒室に入ると、ＭＨＩが中温熱媒により温
度ＴＭに冷却され（点Ｄ）、一方、ＭＢ２は吸熱的に水
素を放出して、温度ＴＬの低温熱媒から熱を奪う　（点
Ｃ）と共に、この水素を温度ＴＭのＭＨＩが発熱的に吸
蔵する。従って、低ａＬ熱媒から冷熱出力を得ることが
できる。また、各作動対において金属水素化物の発熱的
な水素吸蔵反応から温熱出力を得ることもできる。

一方、当初に第１の密閉容器が中温熱媒室にあり、第２
の密閉容器が低温熱媒室にある作動対は、上記の作動対
より半サイクル遅れで同し反応を行なう。

従って、本発明のビーｌ−ポンプ装置によれば、例えば
、高温熱媒を駆動熱源として低温熱媒から連続して一定
のレベルで冷熱出力を得ることができる。尚、実施例に
おいては、二つの中温熱媒の温度はいずれも同じＴＭで
あるが、これらが異なる温度を有してもよいのは明らか
であろう。

マタ、第４図は所謂左回りサイクルによるヒートポンプ
装置の作動を示すが、所定温度におけるＭＨＩとＭＢ２
との間の水素移動が逆方向である以外は上記と同じであ
り、このようなサイクルにより、例えば、中温熱媒を駆
動熱源として高温熱源から温度ＴＨの温熱出力を一定の
レベルで連続的に得ることができる。

以上のように、本発明のヒートポンプ装置によれば、各
作動対における密閉容器を加熱又は冷却し、作動対から
出力を得るにあたって、所定温度の熱媒が流通する熱媒
室に作動対を循環して走行させ、このようにして熱媒と
熱交換させるので、従来の熱媒回路を切り換えて、金属
水素化物を充填した密閉容器と熱交換させる装置と異な
り、所定の熱媒から一定の出力が安定且つ連続して得る
ことができるのみならず、複雑な熱媒回路やそのための
制御機構を要しないので、作動が簡単である。また、熱
媒室には常に同じ温度の熱媒が流通されており、熱媒室
自体の加熱冷却による熱損失がないので、装置の成績係
数も高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のヒートポンプ装置の要部斜視図、第２
図は本発明のヒートポンプ装置の概念図、第３図及び第
４図は本発明の装置の作動を示すサイクル線図の一例で
ある。 １ａ・・・第１の密閉容器、１ｂ・・・第２の密閉容器
、２・・・連通管、３・・・作動対、４・・・走行部材
、１０・・・高温熱媒室、１１．１２・・・中温熱媒室
、１３・・・低温熱媒室。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１１作動温度領域において水素の平衡分解圧が異なる
   第１及び第２の金属水素化物を用い、第１の金属水素化
   物から水素を吸熱的に放出させ、この水素を第２の金属
   水素化物に発熱的に吸蔵させ、次に、この第２の金属水
   素化物から水素を吸熱的に放出さ一已、この水素を前記
   第１の金属水素化物に発熱的に吸蔵させるようにしたし
   −トボンブ装置において、第１の金属水素化物を充填し
   た第１の密閉容器と第２の金属水素化物を充填した第２
   の密閉容器とを連通管にて接続連通して作動対となし、
   この作動対の多数を第１の密閉容器が相互に隣接し、第
   ２の密閉容器が相互に隣接するように相互に平行に、且
   つ、各作動対がその走行方向と直角の方向に延びるよう
   に無端の回転走行部月上に固定し、上記走行部材と共に
   循環して走行させると共に、各作動対において第１の密
   閉容器が高温熱媒室にあるときに第２の密閉容器が中温
   熱媒室にあり、次いで、第１の密閉容器が中温熱媒室に
   あるときに第２の密閉容器が低温熱媒室にあるように各
   熱媒室を配設してなることを特徴とするヒートポンプ装
   置。