JPS59107162A - 冷却装置 - Google Patents

冷却装置

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JPS59107162A
JPS59107162A JP21662382A JP21662382A JPS59107162A JP S59107162 A JPS59107162 A JP S59107162A JP 21662382 A JP21662382 A JP 21662382A JP 21662382 A JP21662382 A JP 21662382A JP S59107162 A JPS59107162 A JP S59107162A
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JP
Japan
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pressure
hydrogen
resistant metal
heat
metal
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JP21662382A
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JPH0355750B2 (ja
Inventor
伸行 柳原
孝治 蒲生
良夫 森脇
勉 岩城
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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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】 産業上の利用分野 本発明は金属水素化物から水素が放出する時の吸熱量に
着目して、この吸熱作用による冷熱源を利用した冷却装
置に関する。
従来例の構成とその問題点 ある種の金属(主に合金)は水素を吸蔵し、金属水素化
物を作ることが知られている。この場合、金属の単位重
量当りより多くの水素を吸蔵し、使用環境温度で可逆的
にその水素を放出する。また金属水素化物より水素を放
出する過程は吸熱反応であることも公知である(たとえ
ばU S Patent3.075,361  、  
Ph1lips Re5earch ReportsS
upplements A、1 (1976)など)。
壕だ水素解離圧力の異なる2種以上の金属水素化物を用
い、一方の金属水素化物から放出される水素を他、方5
の金属水素化物に吸蔵させる時に発生する水素放出側の
吸熱量を冷熱源として利用する父ηに 事も、特開昭6l−221Elなどに示されている。
まだ従来、冷却装置の1例として冷蔵庫があるが、圧縮
器等による騒音が高く、可動部の少ない、しかも音の静
かな冷蔵庫が要望されていた。
発明の目的 本発明は」二記従来技術に鑑み、静音冷蔵庫などにも適
用可能な冷却装置を提供するものである。
発明の構成 本発明は同じ温度で水素解離圧力の異々る2種類以−」
二の金属水素化物を各々内蔵した熱交換器を有する2個
の耐圧性金属容器(MHlとMH2)を自動弁を介して
連結させて1組とし、この一対の耐圧性金属容器を2組
(MHl−MH2とMH3−MH4)以」二設け、水素
解離圧力の高い金属水素化物が内蔵されている一方の耐
圧性金属容器(MH2とMH4イ1す)が断熱庫壁に装
着され、バンキングを通して、庫内外に挿入と引出し、
可能とし、水素・解離圧力の低い金属水素化物が内蔵さ
れている他方の耐圧性金属容器(MHlとMH3側)を
加熱と冷却を交互に行なわし7めて、前記庫内に装着さ
れている耐圧性金属容器(MH2とMH4側)で発生す
る冷熱源を交互に利用し、庫内を連続的に冷却するよう
にした冷却装置である。
実施例の説明 金属水素化物による吸熱反応はつぎに示す通り金属水素
化物      H2吸蔵(発熱) 金属 水素であり
、多くの金属水素化物が開発されている。
たとえば、FeTi、LaNi5.MmNi5 (Mm
:ミツシュメタル)、TiMn系など、一方逆過程(左
イ11]反応)は発熱反応である。
金属水素化物の特性の一例として、T s M n 1
.5− Hx  について説明する。第1図に水素吸蔵
量(金属原子と水素原子の比(H/M))と水素解離圧
力の関係を示す。第1図に示すように水素吸蔵量(H7
メM)の比較的広い範囲でTiMn1.5−Hxの水素
解離圧力は事実上はぼ一定値の均衡状態となり、とq4
+衡圧力より高い水素圧力を印加すると水素は水素成分
の多い金属水素化物かできる寸て吸蔵される。丑だ、容
器内圧力を下げると水素は温度か一定ならば均衡圧力に
そって放出し水素吸蔵量が減少し枯渇状態近くなるとそ
の均衡圧力は1てCr、檄に低下する。
この様に金属水素化物は平衡圧力を下げることにより水
素放出過程となシ、この時吸熱反応がおこる。この吸熱
量は金属水素化物の種類によってT i Mn 1.5
−Hx異なるが、T I M n 1.6−Hxでは約
7、○−1/mod H2の吸熱量がある。この吸熱量
を有効に利用し、連続冷却を可能とした冷却装置である
第2図に金属水素化物による冷却サイクルを模式的に示
す。同一温度で水素解離圧力の異なる金属水素化物MH
っ、MH2の温度と圧力の特性から、捷ず、低解離圧の
MHl (A点)を加熱し、高解離圧力MH2の吸蔵圧
力(0点)より高くする(B点)。
B点と0点の圧力差よりMHlからMI(2−に水素が
移動し、0点より水素が吸蔵される。ついでMHlとM
H2が冷えると両者の圧力が下がりD点とA点の圧力差
が形成し、MH2からMHlに水素が移動し、D点で水
素の放出による吸熱作用で冷却さ凡るしくみである。こ
こでA点:4o℃、1.6気圧。
B点=130℃、30気圧、0点:40℃、15気圧、
D点:○℃、4気圧である。
第3図および第4図に冷却装置の構成を示す。
第3図において、熱交換器内蔵型耐圧性金属容器1、礼
 3,4の中に一定量の金属水素化物MH1゜MH2,
MH3,MH4を入れ、パルプ5,6を介して、連結管
7,8で結合しその中を水素が移動できる構造としだ。
一対の組合せを1組とし、一方の耐圧性金属容器2,4
を断熱庫壁9に装着する。この耐圧性金属容器はバッキ
ング10.11で庫内側と庫外側との熱移動を防止する
様にH型構造(両端の外径のみ大きくした容器)とし、
他方の耐圧性金属容器1,3は加熱できる様に電気ヒー
タ12,13などか各々取付けられている。
才だ、水素はバルブより供給され、一方の金属水素化物
に水素が吸蔵されるとすべて密閉状態とした。そして、
・、水素を吸蔵しているMHlを加熱1〜、水素を放出
させてMH2に吸蔵させる時に、耐川性金属容器2は庫
外側に出して放熱する(再生過程)。
この過程において、水素を吸蔵しているMH4より両者
の圧力差で水素をMn3に吸蔵させる時に、耐圧性金属
容器4は庫内側に挿入して庫内の熱を吸収し、庫内の温
度を下げる(冷却過程)。
冷却効果を調べるために、捷ず、耐圧性金属容器MH1
とMn3に低圧材料としてCaN16合金(水素を吸蔵
して金属水素化物となる)を各々1.2Kgを入れ、他
方の耐圧性金属容器MH2とMH4に高圧材料としてT
 IMn 1.5合金を各々1.0Kgを入れた。そし
て駆動側が効率よく働くために高圧材料を低圧材料より
少なくした。冷却側のT IM n 1. s −Hx
の吸蔵量は約71cal/ mo l H2であるから
、理論的にばTiMn1.5−Hx  の利用出来る水
素邦:は1.6W%とすると、 1.5/2.0グX71Gll/mol H2=6.2
511J]/1009となる。したがって、11(7当
りの冷却熱量として52.51calが得られることに
なる。捷だ、温度低下による水素利用効率、熱損失など
を考慮すると実際に利用出来る熱量は約351cal程
度となる。
今、T i Mn 1.6−Hxの熱容量、銅製の耐圧
容器の熱容量を計算すると、熱負荷量−比熱×重量×温
度差より0.11(比熱)XIKg(重量)+0.09
(比熱)xo、5Kg(重量)−〇、6eAral/℃
 となる。まだ内容物を仮に水(11)と考えると1.
077℃の熱負荷量が必要であり、合計すると1℃冷却
するのに1.661calの熱負荷量か必要となる。温
度25℃の庫内を3℃まで冷却することができる。
内容量401の冷蔵庫を用いる時の連続時冷却負荷は約
131Hl/h  であるから、2時間に1回のサイク
ルで庫内を約3℃に保持することができる。
この冷却機構を応用した冷蔵庫を試作し、その実施例の
1つを第4図と第5図に示す。第4図は、断熱庫壁17
に装着したH型容器14の庫内側にバネ15を設け、モ
ータ16で引張ってH型容器を庫外に引出したり、バネ
の力で再度庫内にもどしたりする機能を有し、庫内18
を連続的に冷却する構成である。また、第5図は断熱庫
壁17に装着した84!容器14の庫外側容器の先端で
方向自在のコネクター19と大型回転体20の1駆動軸
21か連結し、モータ16の回転により大型回転体2o
が回転し、駆動軸21の移動によってH型容器14の水
平移動を推進させて、庫内に挿入したり、庫外に引出し
たりする機能を持つ、この機能を交互に行なわしめて、
庫内18を連続的に冷却することができる。
金属水素化物としては、今、高圧側にT iMn 1.
5− Hx  を用い、低圧側にCaNi、−Hxを採
用したが他の金属水素化物を適当に選択してこの機能を
発揮することができる。
寸だ、H型容器には、熱の放散、吸収を容易にするため
に、内側にフィンを設けた熱交換器などを採用し、バッ
キングを介して庫外−1の熱移動を1ノ止し、冷却能力
の向上を図っている。各耐圧性金属容器間を伸縮自在の
配管で連結し、しかもH型容器の移動と水素の流れを円
滑にすることで比較的小型化と信頼性の向上に大きな効
果がある。
今回(412時間で1回のサイクルで実施し、庫内温度
を約3℃−まで冷却し、保持する−ことが出来るが、1
時間で2回のサイクルも可能である。この場合、金属水
素化物の量は%に軽量化できる点で冷却器本体の大幅な
小型、軽量化につながる。
水素移動の反転はタイマー、温度検知などで自動的に動
作することが出来る。
発明の効果 以上の様に本願の冷却装置によれば、水素解離圧力の異
なる2種類以上の金属水素化物からなる一方を断熱庫壁
にH型容器をバッキングを介して装着し、他方を加熱と
冷却を交互にくりかえして、庫内側のH型容器によって
連続的に冷却することができるので、可動部の少ない、
静かな、冷却装置が得られる。この装置は圧縮器の様な
可動部のない、静音型冷蔵庫への展開も図られる機能を
有する点で実用的価値は大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図はT iMn 1.6−Hx  の水素貯蔵量と
水素解離圧力の関係図、第2図はMH1(Ca N z
 s )とMH2(TiMn 1.5)の両金属水素化
物による冷却サイクルを、2示した特性図、第3図は本
発明の一実施例の冷却装置の概念図、第4図および第5
図は第3図に示す冷却装置の応用例である冷蔵庫の構成
図である。 1〜4・・・・・熱交換器内蔵型耐圧性金属容器、5゜
6・・・・バルブ、7,8・・・・・・連結管、9・・
・・・断熱庫%fi、10.11・・・・・バッキング

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)同じ温度で水素解離圧力の異なる2種類以上の金
    属水素化物を各々内蔵した熱交換器を有する2個の11
    jI圧性金属容器を自動弁を介して連結させて1組とし
    、この一対の耐圧性金属容器を2組(MH−MH(!:
    MH3−MH4)以上設け、水素解離1    2 圧力の高い金属水素化物が内蔵されている耐圧性金属容
    器(MH2とMH4側)が断熱庫壁に装着され、バッキ
    ングを通して庫内外に挿入と引出し可能とし、水素解離
    圧力の低い金属水素化物が内蔵されている耐圧性金属容
    器(MHlとMH3側)を加熱と冷却を交互に行なわし
    めて、前記庫内に装着されている耐圧性金属容器(MH
    2とMH4側)で発生する冷熱源を交互に利用し、庫・
    内−を連続的に冷却するようにしたことを特徴とする冷
    却装置。
  2. (2)断熱庫壁に装着されている耐圧性金属容器がH構
    造をとり、その両末端でバッキングを介して断熱する構
    成としたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    冷却装置。
JP21662382A 1982-12-09 1982-12-09 冷却装置 Granted JPS59107162A (ja)

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JP21662382A JPS59107162A (ja) 1982-12-09 1982-12-09 冷却装置

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JPS59107162A true JPS59107162A (ja) 1984-06-21
JPH0355750B2 JPH0355750B2 (ja) 1991-08-26

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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5122151A (ja) * 1974-08-16 1976-02-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd
JPS5521267A (en) * 1978-07-31 1980-02-15 Matsushita Electric Works Ltd Forming method of synthetic resin sheet
JPS5792670A (en) * 1980-11-29 1982-06-09 Sekisui Chemical Co Ltd Heat pump apparatus
JPS57194116A (en) * 1981-05-25 1982-11-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd Heater and cooler for automobile

Patent Citations (4)

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JPH0355750B2 (ja) 1991-08-26

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