JPS591947B2 - 水素貯蔵金属を利用した熱交換システムならびにその運転方法 - Google Patents
水素貯蔵金属を利用した熱交換システムならびにその運転方法Info
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- JPS591947B2 JPS591947B2 JP55021594A JP2159480A JPS591947B2 JP S591947 B2 JPS591947 B2 JP S591947B2 JP 55021594 A JP55021594 A JP 55021594A JP 2159480 A JP2159480 A JP 2159480A JP S591947 B2 JPS591947 B2 JP S591947B2
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- low
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/14—Thermal energy storage
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、水素貯蔵金属の水素吸収及び分離の際の反
応熱を利用した熱交換システムならびにその運転方法に
関する。
応熱を利用した熱交換システムならびにその運転方法に
関する。
一般に水素貯蔵金属と称する、ランタニド（Ｌａｎｔｈ
ａｎｉｄｅ、希土類）アクチニド（Ａｃｔｉｎｉｄｅ）
元素を含めて、周期律表第３〜第５周期の遷移金属元素
、又はそれらの元素を含む合金、例えばＴｉ、Ｆｅ等は
、ある温度、圧力条件のもとで大量の水素ガスを吸収し
て金属水素化物を作り易く、又水素吸収過程では発熱し
、別の温度圧力条件のもとで水素を分離し、その過程で
は吸熱することが知られている。
ａｎｉｄｅ、希土類）アクチニド（Ａｃｔｉｎｉｄｅ）
元素を含めて、周期律表第３〜第５周期の遷移金属元素
、又はそれらの元素を含む合金、例えばＴｉ、Ｆｅ等は
、ある温度、圧力条件のもとで大量の水素ガスを吸収し
て金属水素化物を作り易く、又水素吸収過程では発熱し
、別の温度圧力条件のもとで水素を分離し、その過程で
は吸熱することが知られている。
水素貯蔵金属の上述の特性を利用することにより、水素
貯蔵金属と水素ガスとを媒体に使つて、外部から熱を供
給して特定の温度の熱を取出すことが可能となる。
貯蔵金属と水素ガスとを媒体に使つて、外部から熱を供
給して特定の温度の熱を取出すことが可能となる。
この原理を利用した、太陽熱、風力等の自然エネルギー
や工場廃熱等から冷暖房システム等に適する温度の熱を
取出す熱交換システムが最近注目されている。水素貯蔵
金属を収納して、これに水素ガスを接触させて水素を吸
収させ、金属水素化物の形で水素を貯蔵し、必要に応じ
て水素を分離放出する装置は反応槽と言われている。
や工場廃熱等から冷暖房システム等に適する温度の熱を
取出す熱交換システムが最近注目されている。水素貯蔵
金属を収納して、これに水素ガスを接触させて水素を吸
収させ、金属水素化物の形で水素を貯蔵し、必要に応じ
て水素を分離放出する装置は反応槽と言われている。
反応槽はこの目的に対して、水素貯蔵金属の粒子を保持
するスペースと、焼結ステンレス金網等の通気性と強度
を有する壁を介してこれに隣接する水素ガス保持スペー
スと、反応熱（冷熱を含む）を取出すために水素貯蔵金
属保持スペースに接し、あるいはその内部に設けた熱交
換面又は熱交換器を有し、水素の吸収分離時の反応熱は
上記熱交換面又は熱交換器を介して熱媒体流体により取
出される。しかし、水素の貯蔵量は、反応槽内に収納さ
れている水素貯蔵金属の量によつて限定され、水素の貯
蔵量が飽和状態に達すると、吸収反応は停止し、反応熱
も発生しなくなる。
するスペースと、焼結ステンレス金網等の通気性と強度
を有する壁を介してこれに隣接する水素ガス保持スペー
スと、反応熱（冷熱を含む）を取出すために水素貯蔵金
属保持スペースに接し、あるいはその内部に設けた熱交
換面又は熱交換器を有し、水素の吸収分離時の反応熱は
上記熱交換面又は熱交換器を介して熱媒体流体により取
出される。しかし、水素の貯蔵量は、反応槽内に収納さ
れている水素貯蔵金属の量によつて限定され、水素の貯
蔵量が飽和状態に達すると、吸収反応は停止し、反応熱
も発生しなくなる。
引続いて反応熱を取出すためには、飽和状態に達した後
、外部熱源からの熱を利用して水素貯蔵金属を加熱し、
水素を分離して元の状態に戻すことが必要になる。した
がつて、その間冷熱又は温熱の利用が中断され、連続的
な冷熱又は温熱の供給を必要とする冷暖房システム等へ
の利用に対しては不都合である。この発明は、上記の問
題点を解決した、各種の自然エネルギーや工場廃熱等を
外部から供給することによつて、設備冷暖房等に適する
特定の高低両温度の熱を連続して取出すことの可能な、
熱交換システムならびにその運転方法を提供することを
目的とする。以下、この発明を、実施例を示す図面にも
とずいて詳細に説明する。
、外部熱源からの熱を利用して水素貯蔵金属を加熱し、
水素を分離して元の状態に戻すことが必要になる。した
がつて、その間冷熱又は温熱の利用が中断され、連続的
な冷熱又は温熱の供給を必要とする冷暖房システム等へ
の利用に対しては不都合である。この発明は、上記の問
題点を解決した、各種の自然エネルギーや工場廃熱等を
外部から供給することによつて、設備冷暖房等に適する
特定の高低両温度の熱を連続して取出すことの可能な、
熱交換システムならびにその運転方法を提供することを
目的とする。以下、この発明を、実施例を示す図面にも
とずいて詳細に説明する。
水素貯蔵金属は、種類が異れば等しい水素平衡圧のもと
でも、それが呈する温度は異る。
でも、それが呈する温度は異る。
例えば、ＬａＮｌ５は水素平衡圧が８〜１２ａｔｍで１
００程し、ＭｍＮｉ５（Ｌａ３Ｏｗｔ％）は８〜１０ａ
ｔｍでＯ℃〜大気温度を呈する。本発明では、このよう
なほぼ等しい水素平衡圧のもとで高温度と低温度とを呈
する異種の水素貯蔵金属が使用される。本実施例に卦い
ては、高温用水素貯蔵金属１として前記のＬａＮｉ５が
使用され、低温用金属２としてはＭｍＮｉ５（Ｌａ３Ｏ
ｗｔ％）が使用されている。
００程し、ＭｍＮｉ５（Ｌａ３Ｏｗｔ％）は８〜１０ａ
ｔｍでＯ℃〜大気温度を呈する。本発明では、このよう
なほぼ等しい水素平衡圧のもとで高温度と低温度とを呈
する異種の水素貯蔵金属が使用される。本実施例に卦い
ては、高温用水素貯蔵金属１として前記のＬａＮｉ５が
使用され、低温用金属２としてはＭｍＮｉ５（Ｌａ３Ｏ
ｗｔ％）が使用されている。
これら２種類の金属１，２は、それぞれ２基の高温熱源
用反応槽３，４及び２基の低温熱源用反応槽５，６に内
蔵されている。高温熱源用反応槽３と低温熱源用反応槽
５とは管７，８により、又高温熱源用反応槽４と低温熱
源用反応槽６とは管９，１０により連結されている。管
７及′び９の途中には切換弁１１，１１によつて、両方
の管に対して切換えて接続できるポンプ１２が設けられ
ており、反応槽５から反応槽３へ、又は反応槽６から反
応槽４へ、水素ガスを移送することが可能となつている
。
用反応槽３，４及び２基の低温熱源用反応槽５，６に内
蔵されている。高温熱源用反応槽３と低温熱源用反応槽
５とは管７，８により、又高温熱源用反応槽４と低温熱
源用反応槽６とは管９，１０により連結されている。管
７及′び９の途中には切換弁１１，１１によつて、両方
の管に対して切換えて接続できるポンプ１２が設けられ
ており、反応槽５から反応槽３へ、又は反応槽６から反
応槽４へ、水素ガスを移送することが可能となつている
。
又管８，１０には弁１３，１３′が設けられている。上
記４基の反応槽３，４，５，６はそれぞれ前記の水素貯
蔵金属１，２の粒子を保持する金属保持スペース３ａ，
４ａ，５ａ，６ａ、水素ガス保持スペース３ｂ，４ｂ，
５ｂ，６ｂ及び上記金属保持スペース内に設けられた熱
交換器３ｃ，４ｃ，５ｃ，６ｃを有し、それぞれの反応
槽の金属保持スペースと水素ガス保持スペースとは所要
の通気性と強度を有する壁体、例えば焼結ステンレス金
網等により仕切られている。
記４基の反応槽３，４，５，６はそれぞれ前記の水素貯
蔵金属１，２の粒子を保持する金属保持スペース３ａ，
４ａ，５ａ，６ａ、水素ガス保持スペース３ｂ，４ｂ，
５ｂ，６ｂ及び上記金属保持スペース内に設けられた熱
交換器３ｃ，４ｃ，５ｃ，６ｃを有し、それぞれの反応
槽の金属保持スペースと水素ガス保持スペースとは所要
の通気性と強度を有する壁体、例えば焼結ステンレス金
網等により仕切られている。
高温熱源用反応槽３，４の金属保持スペース３ａ，４ａ
内には更に、外部熱源、例えば風力、太陽エネルギー等
の自然エネルギーや工場廃熱等を利用した熱源１４によ
る加熱装置３ｄ，４ｄが設けられている。上記の４基の
反応槽のうち、高温熱源用反応槽３と低温熱源用反応槽
５及びこれらに付属する諸装置により第１反応槽系列が
構成され、他の反応槽４，６及びその付属諸装置により
第２反応槽系列が構成されている。
内には更に、外部熱源、例えば風力、太陽エネルギー等
の自然エネルギーや工場廃熱等を利用した熱源１４によ
る加熱装置３ｄ，４ｄが設けられている。上記の４基の
反応槽のうち、高温熱源用反応槽３と低温熱源用反応槽
５及びこれらに付属する諸装置により第１反応槽系列が
構成され、他の反応槽４，６及びその付属諸装置により
第２反応槽系列が構成されている。
高温熱源用反応槽３，４に設けられた熱交換器３ｃ，４
ｃは熱媒体流体用配管１５により、高温熱利用装置１６
内に設けられた熱交換器１６ａに連結され、又、低温熱
源用反応槽５，６内に設けられた熱交換器５ｃ，６ｃは
熱媒体流体用配管１７により低温熱利用装置１８内に設
けられた熱交換器１８ａに連結されている。
ｃは熱媒体流体用配管１５により、高温熱利用装置１６
内に設けられた熱交換器１６ａに連結され、又、低温熱
源用反応槽５，６内に設けられた熱交換器５ｃ，６ｃは
熱媒体流体用配管１７により低温熱利用装置１８内に設
けられた熱交換器１８ａに連結されている。
上記熱媒体流体用配管１５に設けられたポンプ１９によ
り、高温用熱媒体流体、例えば水一グライコールが熱交
換器３ｃ又は４ｃと１６ａとの間を循環し、又低温用熱
媒体流体用配管１７に設けられたポンプ２０により、低
温用熱媒体流体、例えば水が熱交換器５ｃ又は６ｃと１
８ａとの間を循環し、それぞれの反応槽内で発生した熱
（又は冷熱）を熱利用装置１６，１８に移送することが
可能となつている。以上の如く構成されたシステムを使
用して、高温及び低温の熱を連続的に取出す方法を説明
すると、最初切換弁１１，１『によりポンプ１２が管７
に接続されるようにし、第１反応槽系列を運転する。当
初反応槽５及び３内の圧力は、反応槽５内の低温用金属
２の大気温度時の平衡水素圧力である１０ａｔｍとして
おき、ポンプ１２を運転して反応槽５内の水素を反応槽
３内へ移送することにより、反応槽５内の平衡水素圧を
８ａｔｍに下げ、反応槽３内の平衡水素圧を１２ａｔｍ
に上げる。こうすることにより、反応槽５内の低温用金
属２に吸蔵されていた水素は分離されて平衡水素圧８ａ
ｔｍに対応する低温０′Ｃが得られ、一方、反応槽３内
の高温用金属１は水素を吸蔵して平衡水素圧１２ａｔｍ
に対応する高温１００しＣが得られる。反応槽５で分離
された水素は、ポンプ１２により次々と反応槽３に移送
されて上記平衡状態下で反応が継続される。その間、第
２反応槽系列の高温熱源用反応槽４内の金属１は、外部
熱源１４により加熱装置４ｄを介して加熱され、金属水
素化物として吸蔵されていた水素が分離され、分離され
た水素は管１０を経て反応槽６に移送されその中の金属
に吸蔵して卦く。
り、高温用熱媒体流体、例えば水一グライコールが熱交
換器３ｃ又は４ｃと１６ａとの間を循環し、又低温用熱
媒体流体用配管１７に設けられたポンプ２０により、低
温用熱媒体流体、例えば水が熱交換器５ｃ又は６ｃと１
８ａとの間を循環し、それぞれの反応槽内で発生した熱
（又は冷熱）を熱利用装置１６，１８に移送することが
可能となつている。以上の如く構成されたシステムを使
用して、高温及び低温の熱を連続的に取出す方法を説明
すると、最初切換弁１１，１『によりポンプ１２が管７
に接続されるようにし、第１反応槽系列を運転する。当
初反応槽５及び３内の圧力は、反応槽５内の低温用金属
２の大気温度時の平衡水素圧力である１０ａｔｍとして
おき、ポンプ１２を運転して反応槽５内の水素を反応槽
３内へ移送することにより、反応槽５内の平衡水素圧を
８ａｔｍに下げ、反応槽３内の平衡水素圧を１２ａｔｍ
に上げる。こうすることにより、反応槽５内の低温用金
属２に吸蔵されていた水素は分離されて平衡水素圧８ａ
ｔｍに対応する低温０′Ｃが得られ、一方、反応槽３内
の高温用金属１は水素を吸蔵して平衡水素圧１２ａｔｍ
に対応する高温１００しＣが得られる。反応槽５で分離
された水素は、ポンプ１２により次々と反応槽３に移送
されて上記平衡状態下で反応が継続される。その間、第
２反応槽系列の高温熱源用反応槽４内の金属１は、外部
熱源１４により加熱装置４ｄを介して加熱され、金属水
素化物として吸蔵されていた水素が分離され、分離され
た水素は管１０を経て反応槽６に移送されその中の金属
に吸蔵して卦く。
第１反応槽系列の反応槽３及び５内の反応が飽′和状態
に達した後、切換弁１１，１１を切換えて、ポンプ１２
を管９に接続し、上述の第１反応槽系列と第２反応槽系
列の操作を逆にし、反応槽４及び６内の反応が飽和すれ
ば再び操作を最初の状態に切換え、これを繰返すことに
よつて、高温熱利用装置１６には反応槽３と４より交互
に高温の熱が連続的に供給され、低温熱利用装置１８に
は反応槽５と６より交互に低温の熱が連続的に供給され
る。
に達した後、切換弁１１，１１を切換えて、ポンプ１２
を管９に接続し、上述の第１反応槽系列と第２反応槽系
列の操作を逆にし、反応槽４及び６内の反応が飽和すれ
ば再び操作を最初の状態に切換え、これを繰返すことに
よつて、高温熱利用装置１６には反応槽３と４より交互
に高温の熱が連続的に供給され、低温熱利用装置１８に
は反応槽５と６より交互に低温の熱が連続的に供給され
る。
以上の実施例においては、高温熱源用反応槽と低温熱源
用反応槽各１基と付属装置より成る反応槽系列を２系列
設けて交互に切換えて運転し、連続的に高低両温度の熱
を取出すような構成としたが、容量に応じて４系列、６
系列等複数の反応槽系列を設け、半数ずつ交互に切換え
て運転することも可能である。
用反応槽各１基と付属装置より成る反応槽系列を２系列
設けて交互に切換えて運転し、連続的に高低両温度の熱
を取出すような構成としたが、容量に応じて４系列、６
系列等複数の反応槽系列を設け、半数ずつ交互に切換え
て運転することも可能である。
また、水素ガス移送ポンプは切換弁によ夕両系列に切換
えて運転する例を示したが、各系列に別個に設けてもよ
い。
えて運転する例を示したが、各系列に別個に設けてもよ
い。
この実施例では、高温用及び低温用金属としてＬａＮｉ
５及びＭｍＮｉ５を選ぶことにより、１００ｉＣとＯ℃
の高低両温度の熱を得るものとしたが、目的に応じて他
の種類の金属を使用することにより、上記の温度と異る
高低温度の熱を取出すことも可能となる。
５及びＭｍＮｉ５を選ぶことにより、１００ｉＣとＯ℃
の高低両温度の熱を得るものとしたが、目的に応じて他
の種類の金属を使用することにより、上記の温度と異る
高低温度の熱を取出すことも可能となる。
以上の如く、本発明によれば、外部熱源より熱を供給す
ることにより、所望の温度の高低両温度の熱を連続的に
取出すことが可能となるので、太陽熱等の自然エネルギ
ーや工場廃熱等の冷暖房システム等への利用の実用化に
対して効果が期待される。
ることにより、所望の温度の高低両温度の熱を連続的に
取出すことが可能となるので、太陽熱等の自然エネルギ
ーや工場廃熱等の冷暖房システム等への利用の実用化に
対して効果が期待される。
添付図面は本発明の実施例を示す系統図である。
１・・・高温用水素貯蔵金属、２・・・低温用水素貯蔵
金属、３，４・・・高温熱源用反応槽、５，６・・・低
温熱源用反応槽、７，８，９，１０・・・水素ガス移送
管、１２・・・水素ガス移送ポンプ、１４・・・外部熱
源、１５，１７・・・熱媒体流体用配管、１６・・・高
温熱利用装置、１８・・・低温熱利用装置。
金属、３，４・・・高温熱源用反応槽、５，６・・・低
温熱源用反応槽、７，８，９，１０・・・水素ガス移送
管、１２・・・水素ガス移送ポンプ、１４・・・外部熱
源、１５，１７・・・熱媒体流体用配管、１６・・・高
温熱利用装置、１８・・・低温熱利用装置。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ほゞ等しい水素平衡圧のもとで高温度と低温度とを
呈する異種の水素貯蔵金属をそれぞれ内蔵する高温熱源
用反応槽と低温熱源用反応槽各１基と、これら相互間に
水素ガスを移送する手段と、各反応槽に設けた熱交換器
と、高温熱源用反応槽に設けた外部熱源による加熱手段
とを有する系列を複数列設けるとともに、各系列の高温
熱源用反応槽に設けられた熱交換器は高温熱利用装置に
設けた熱交換器と、低温熱源用反応槽に設けられた熱交
換器は低温熱利用装置に設けた熱交換器とをそれぞれ熱
媒体流体用配管により連結したことを特徴とする、水素
貯蔵金属を利用した熱交換システム。 ２ ほゞ等しい水素平衡圧のもとで高温度と低温度とを
呈する異種の水素貯蔵金属をそれぞれ内蔵する高温熱源
用反応槽と低温熱源用反応槽各１基と、これら相互間に
水素ガスを移送する手段と、各反応槽に設けた熱交換器
と、高温熱源用反応槽に設けた外部熱源による加熱手段
とを有する系列を複数列設けるとともに、各系列の高温
熱源用反応槽に設けられた熱交換器は高温熱利用装置に
設けた熱交換器と、低温熱源用反応槽に設けられた熱交
換器は低温熱利用装置に設けた熱交換器とそれぞれ熱媒
体流体用配管により連結した、水素貯蔵金属を利用する
熱交換システムを使用し、半数の系列の低温熱源用反応
槽の水素ガスを対応する高温熱源用反応槽に移送し、低
温熱源用反応槽内平衡水素圧を、大気温度時の平衡水素
圧より下げることにより水素貯蔵金属より水素を分離し
低温を得ると同時に、高温熱源用反応槽内平衡水素圧を
大気温度時の平衡水素圧より上げることにより水素貯蔵
金属に水素を吸蔵させ高温を発生させ、上記の低温およ
び高温は夫々の反応槽に設けた熱交換器により低温及び
高温利用装置に取出し、上記の操作に並行して他の半数
の系列の高温熱源用反応槽内の水素貯蔵金属を前記加熱
手段を用いて加熱することにより水素を分離し、対応す
る低温熱源用反応槽に給送し、それに内蔵する水素貯蔵
金属に吸蔵せしめ、前者の半数系列の各反応槽における
反応が平衡に達すれば、前者の系列と後者の系列の操作
を逆にし、之を繰返すことによつて高低両温度の熱を連
続して取出すことを特徴とする水素貯蔵金属を利用した
熱交換システムの運転方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55021594A JPS591947B2 (ja) | 1980-02-25 | 1980-02-25 | 水素貯蔵金属を利用した熱交換システムならびにその運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55021594A JPS591947B2 (ja) | 1980-02-25 | 1980-02-25 | 水素貯蔵金属を利用した熱交換システムならびにその運転方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56119493A JPS56119493A (en) | 1981-09-19 |
| JPS591947B2 true JPS591947B2 (ja) | 1984-01-14 |
Family
ID=12059356
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55021594A Expired JPS591947B2 (ja) | 1980-02-25 | 1980-02-25 | 水素貯蔵金属を利用した熱交換システムならびにその運転方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS591947B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3277930D1 (en) * | 1981-07-31 | 1988-02-11 | Seikisui Chemical Co Ltd | Metal hydride heat pump system |
| JP3407913B2 (ja) * | 1992-12-28 | 2003-05-19 | 三洋電機株式会社 | 水素吸蔵合金を利用した熱輸送システム |
-
1980
- 1980-02-25 JP JP55021594A patent/JPS591947B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56119493A (en) | 1981-09-19 |
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