JPS591949B2 - 水素貯蔵金属を内蔵した熱交換装置の制御方法 - Google Patents
水素貯蔵金属を内蔵した熱交換装置の制御方法Info
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- JPS591949B2 JPS591949B2 JP55039120A JP3912080A JPS591949B2 JP S591949 B2 JPS591949 B2 JP S591949B2 JP 55039120 A JP55039120 A JP 55039120A JP 3912080 A JP3912080 A JP 3912080A JP S591949 B2 JPS591949 B2 JP S591949B2
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- hydrogen gas
- heat
- hydrogen
- temperature
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- Y—GENERAL 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
- 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
Landscapes
- Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、水素貯蔵金属を内蔵した熱交換装置に水素
ガス容器より水素ガスを供給して水素貯蔵金属に吸蔵さ
せ、その際発生する熱を上記熱交換装置内に設けた熱交
換器と熱利用装置内に設けた放熱器を連絡する導管内を
環流する熱媒体流体、を介して熱利用装置内に放出し、
水素貯蔵金属の水素ガス吸蔵量が飽和状態に達すれば、
外部熱源により水素貯蔵金属を加熱して水素を分離し、
この水素を前記水素ガス容器に戻し、水素吸蔵過程を繰
返し、外部熱源の熱を利用する熱交換装置の制御方法に
関する。
ガス容器より水素ガスを供給して水素貯蔵金属に吸蔵さ
せ、その際発生する熱を上記熱交換装置内に設けた熱交
換器と熱利用装置内に設けた放熱器を連絡する導管内を
環流する熱媒体流体、を介して熱利用装置内に放出し、
水素貯蔵金属の水素ガス吸蔵量が飽和状態に達すれば、
外部熱源により水素貯蔵金属を加熱して水素を分離し、
この水素を前記水素ガス容器に戻し、水素吸蔵過程を繰
返し、外部熱源の熱を利用する熱交換装置の制御方法に
関する。
一般に水素貯蔵金属と言われる、ランタニド） （Ｌａ
ｎｔａｎｉｄｅ、希土類）アクチニド（Ａｃｔｉｎｉｄ
ｅ）元素を含めて、周期律表第３乃至第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ＴｉＦｅ
等は、ある温度、圧力条件のもとで大量の水素ガスを吸
蔵して金属水素化物を作り易く、その過程では発熱し、
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。
ｎｔａｎｉｄｅ、希土類）アクチニド（Ａｃｔｉｎｉｄ
ｅ）元素を含めて、周期律表第３乃至第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ＴｉＦｅ
等は、ある温度、圧力条件のもとで大量の水素ガスを吸
蔵して金属水素化物を作り易く、その過程では発熱し、
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
給して蓄積し、必要に応じて所要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
給して蓄積し、必要に応じて所要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した温度の熱を
取出す熱交換装置が最近注目されている。水素貯蔵金属
を内蔵して、これに水素ガスを接触させて之を吸蔵さ．
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Ｌ、吸蔵、分離過程での反応熱を取出す熱
交換装？は反応槽とも呼ばれる。熱交換装置はこの目的
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所要の通気性と強度とを有する
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られた熱交換面又は熱交換器を有
し、水素の吸蔵分離過程で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。水素貯
蔵金属保持スペースには・さらに、外部熱源により水素
貯蔵金属を加熱するための加熱器が設けられている。水
素の吸蔵量は、熱交換装置内に内蔵されている水素貯蔵
金属の量によつて限定される水素の吸蔵量が飽和状態に
達すると吸蔵反応は停止し、反応熱も発生しなくなる。
そこで、飽和状態に達したならば、外部熱源により水素
貯蔵金属を加熱し、水素ガスを分離して元の状態に戻す
ことによつて引続き熱を回収することが可能となる。土
述の如き、水素貯蔵金属を内蔵した熱交換装置により、
特定の温度の熱を適量ずつ取出す制御方法は、例えば特
公昭５２−４１５０２号公報に示されている。
や工場廃熱等から冷暖房システム等に適した温度の熱を
取出す熱交換装置が最近注目されている。水素貯蔵金属
を内蔵して、これに水素ガスを接触させて之を吸蔵さ．
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Ｌ、吸蔵、分離過程での反応熱を取出す熱
交換装？は反応槽とも呼ばれる。熱交換装置はこの目的
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所要の通気性と強度とを有する
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られた熱交換面又は熱交換器を有
し、水素の吸蔵分離過程で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。水素貯
蔵金属保持スペースには・さらに、外部熱源により水素
貯蔵金属を加熱するための加熱器が設けられている。水
素の吸蔵量は、熱交換装置内に内蔵されている水素貯蔵
金属の量によつて限定される水素の吸蔵量が飽和状態に
達すると吸蔵反応は停止し、反応熱も発生しなくなる。
そこで、飽和状態に達したならば、外部熱源により水素
貯蔵金属を加熱し、水素ガスを分離して元の状態に戻す
ことによつて引続き熱を回収することが可能となる。土
述の如き、水素貯蔵金属を内蔵した熱交換装置により、
特定の温度の熱を適量ずつ取出す制御方法は、例えば特
公昭５２−４１５０２号公報に示されている。
その方法は、水素ガス容器と熱交換装置とを結ぶ導管に
コンプレツサ一と流量制御弁を設け、水素吸蔵過程で熱
交換器内の水素分圧を平衡分圧より高い一定の圧力に保
持する如く制御するものである。水素貯蔵金属の水素平
衡分圧と温度との関係は、水素貯蔵金属の種類によつて
平衡論的には一義的に決定される。
コンプレツサ一と流量制御弁を設け、水素吸蔵過程で熱
交換器内の水素分圧を平衡分圧より高い一定の圧力に保
持する如く制御するものである。水素貯蔵金属の水素平
衡分圧と温度との関係は、水素貯蔵金属の種類によつて
平衡論的には一義的に決定される。
しかし、こ々に論じている装置の如き、熱交換を目的と
する動的な挙動においては、例えば熱伝導率等の金属の
熱的特性は、金属の水素吸蔵量や分圧（温度）によつて
変化する。したがつて、上述の公知方法の場合、仮りに
熱交換装置内の水素分圧を一定に保持できたとしても、
熱交換器を介して熱媒体に伝えられる熱量は変動し−・
定の温度の熱を継続的に取出すことはできない。又、水
素ガスの実流量は小さいため、上記の方法の如く、コン
プレツサ一と流量制御弁による制御方法では微妙な流量
制御は不可能に近く、上記の熱伝導率の変動をカバーす
ることは至難と言わざるを得ない。この発明は、従来知
られているこの種の熱交換装置の制御方法の上述の問題
点を解決した、所定の温度の熱を温度の変動範囲を小さ
く取出すことが出来、かつ簡単な構成の制御方法を提供
することを目的とする。
する動的な挙動においては、例えば熱伝導率等の金属の
熱的特性は、金属の水素吸蔵量や分圧（温度）によつて
変化する。したがつて、上述の公知方法の場合、仮りに
熱交換装置内の水素分圧を一定に保持できたとしても、
熱交換器を介して熱媒体に伝えられる熱量は変動し−・
定の温度の熱を継続的に取出すことはできない。又、水
素ガスの実流量は小さいため、上記の方法の如く、コン
プレツサ一と流量制御弁による制御方法では微妙な流量
制御は不可能に近く、上記の熱伝導率の変動をカバーす
ることは至難と言わざるを得ない。この発明は、従来知
られているこの種の熱交換装置の制御方法の上述の問題
点を解決した、所定の温度の熱を温度の変動範囲を小さ
く取出すことが出来、かつ簡単な構成の制御方法を提供
することを目的とする。
以下、本発明を、その実施例を示す図面にもとずいて詳
細に説明する。
細に説明する。
本発明の制御方法が適用される実施例の装置は、添付図
面に示す如く、熱交換装置１は水素貯蔵金属２を内蔵す
る金属保持スペース３、水素ガス保持スペース４を有し
、金属保持スペース３内には、外部熱源５により金属を
加熱する加熱器６、熱利用装置７内に設けられた放熱器
８と熱媒体流体管９により連結された熱交換器１０が設
けられている。又、水素貯蔵スペース４と、水素ガス容
器１１との間には、水素ガスを水素ガス容器１１から熱
交換装置１に送る水素ガス供給管１２、及び逆に水素ガ
スを水素ガス容器１１に戻す水素ガス戻し管１３が配管
されている。
面に示す如く、熱交換装置１は水素貯蔵金属２を内蔵す
る金属保持スペース３、水素ガス保持スペース４を有し
、金属保持スペース３内には、外部熱源５により金属を
加熱する加熱器６、熱利用装置７内に設けられた放熱器
８と熱媒体流体管９により連結された熱交換器１０が設
けられている。又、水素貯蔵スペース４と、水素ガス容
器１１との間には、水素ガスを水素ガス容器１１から熱
交換装置１に送る水素ガス供給管１２、及び逆に水素ガ
スを水素ガス容器１１に戻す水素ガス戻し管１３が配管
されている。
水素ガス供給管１２には差圧調整装置Ｖ１が、又水素ガ
ス戻し管１３には仕切弁Ｖ２が設けられている。水素ガ
ス容器１１にはその内部の圧力Ｐ１を検出するための圧
力検出器１４が、又熱交換装置１にはその内部の圧力Ｐ
２を険出するための圧力検出器１５が設けられ、又熱交
換器１０より放熱器８に至る熱媒体流体管９には、その
内部の流体の温度Ｔを検出する温度検出器１６が設けら
れている。温度検出器１６で検出された熱媒体流体の温
度Ｔと所定の温度との差は前記差圧調整装置Ｖ１にフィ
ードバツクして、温度検出器１６で検出された温度Ｔが
所定の温度より下つた場合は差圧調整装置Ｖ１を開き、
温度Ｔが所定の温度を越せば差圧調整装置Ｖ１を閉じＰ
１とＰ２の差圧を調整するように自動的に制御されるよ
うになつている。
ス戻し管１３には仕切弁Ｖ２が設けられている。水素ガ
ス容器１１にはその内部の圧力Ｐ１を検出するための圧
力検出器１４が、又熱交換装置１にはその内部の圧力Ｐ
２を険出するための圧力検出器１５が設けられ、又熱交
換器１０より放熱器８に至る熱媒体流体管９には、その
内部の流体の温度Ｔを検出する温度検出器１６が設けら
れている。温度検出器１６で検出された熱媒体流体の温
度Ｔと所定の温度との差は前記差圧調整装置Ｖ１にフィ
ードバツクして、温度検出器１６で検出された温度Ｔが
所定の温度より下つた場合は差圧調整装置Ｖ１を開き、
温度Ｔが所定の温度を越せば差圧調整装置Ｖ１を閉じＰ
１とＰ２の差圧を調整するように自動的に制御されるよ
うになつている。
さて、以上の如く構成された装置を用いて外部熱源５の
熱を、熱利用装置７に所定の温度の熱として取出す場合
の制御方法を以下に説明する。水素ガス吸蔵過程では、
水素ガス容器１１内の圧力Ｐ１を熱交換装置１内の圧力
Ｐ２よりも常に大きく保持する。前記温度検出器１６で
検出した熱媒体流体の温度Ｔが所定の温度より下つた場
合は、差圧調整装置Ｖ１が開くので水素ガス容器１１よ
り熱交換装置１へ水素ガスが送られ、水素貯蔵金属２に
吸蔵され発熱反応が促進される。したがつて金属の温度
が上り熱媒体流体への伝熱量が増加し、熱媒体流体の温
度が漸次上昇する。熱媒体流体の温度Ｔが所定の温度を
越すと、差圧調整装置Ｖ１が閉じ、熱交換装置への水素
ガンの供給は絶たれるので金属２の発熱反応が抑制され
、金属の温度と水素分圧は自動的に下り、熱媒体流体の
温度上昇は止る。かくの如くして、熱媒体流体の温度を
常に所定の温度に高精度に自動的に保持することができ
る。
熱を、熱利用装置７に所定の温度の熱として取出す場合
の制御方法を以下に説明する。水素ガス吸蔵過程では、
水素ガス容器１１内の圧力Ｐ１を熱交換装置１内の圧力
Ｐ２よりも常に大きく保持する。前記温度検出器１６で
検出した熱媒体流体の温度Ｔが所定の温度より下つた場
合は、差圧調整装置Ｖ１が開くので水素ガス容器１１よ
り熱交換装置１へ水素ガスが送られ、水素貯蔵金属２に
吸蔵され発熱反応が促進される。したがつて金属の温度
が上り熱媒体流体への伝熱量が増加し、熱媒体流体の温
度が漸次上昇する。熱媒体流体の温度Ｔが所定の温度を
越すと、差圧調整装置Ｖ１が閉じ、熱交換装置への水素
ガンの供給は絶たれるので金属２の発熱反応が抑制され
、金属の温度と水素分圧は自動的に下り、熱媒体流体の
温度上昇は止る。かくの如くして、熱媒体流体の温度を
常に所定の温度に高精度に自動的に保持することができ
る。
水素貯蔵金属２の水素ガス吸蔵量が飽和状態に達した場
合、熱交換装置１内の水素ガスを水素ガス容器１１に戻
す必要があるが、水素ガス容器１１内の圧力Ｐ１は熱交
換装置１内の圧力Ｐ２と同じか、僅かに高いので、仕切
弁Ｖ２を開くだけでは水素ガスは戻らない。そこで、太
陽熱や工場廃熱等の外部熱源５より、水素吸蔵過程時の
温度より高い熱を、加熱器６により金属２に与えると、
金属から吸蔵過程開始時の水素ガス容器１１内圧力以上
の高い圧力で水素ガヌが分離放出されてくるので仕切弁
．Ｖ２を開くたけで、コンプレツサ一等の機械的手段を
必要とすることなく、圧力差だけで自然に水素ガスが水
素ガス容器１１に戻される。水素ガスが十分分離され、
水素ガス容器１１に戻つた所で、仕切弁Ｖ２を閉じ、加
熱を中止すると、金属２は漸次冷却し、熱交換装置１内
の圧力は最初のスタート時の圧力に戻るので、再び水素
ガス吸蔵過程を繰返することができる。なお、外部熱源
５による金属２の加熱中は吸蔵過程よりも熱交換装置内
の温度が若干高くなるが、熱媒体流体の流速を水素吸蔵
時よりも遅くすることにより同じ熱量の熱を爪出すこと
ができる。
合、熱交換装置１内の水素ガスを水素ガス容器１１に戻
す必要があるが、水素ガス容器１１内の圧力Ｐ１は熱交
換装置１内の圧力Ｐ２と同じか、僅かに高いので、仕切
弁Ｖ２を開くだけでは水素ガスは戻らない。そこで、太
陽熱や工場廃熱等の外部熱源５より、水素吸蔵過程時の
温度より高い熱を、加熱器６により金属２に与えると、
金属から吸蔵過程開始時の水素ガス容器１１内圧力以上
の高い圧力で水素ガヌが分離放出されてくるので仕切弁
．Ｖ２を開くたけで、コンプレツサ一等の機械的手段を
必要とすることなく、圧力差だけで自然に水素ガスが水
素ガス容器１１に戻される。水素ガスが十分分離され、
水素ガス容器１１に戻つた所で、仕切弁Ｖ２を閉じ、加
熱を中止すると、金属２は漸次冷却し、熱交換装置１内
の圧力は最初のスタート時の圧力に戻るので、再び水素
ガス吸蔵過程を繰返することができる。なお、外部熱源
５による金属２の加熱中は吸蔵過程よりも熱交換装置内
の温度が若干高くなるが、熱媒体流体の流速を水素吸蔵
時よりも遅くすることにより同じ熱量の熱を爪出すこと
ができる。
あるいは上述の装置を２組並設して切換えて運転するよ
うになれぱ連続的に一定の温度と熱量を取出すことぎで
き、かつ熱源も有効に利用することができる。以上の如
く、本発明によれば、簡単な構成で、外部熱源より一定
の温度の熱を精度良く取出すことができるので、水素貯
蔵金属を利用した熱交換装置による太陽熱等の自然エネ
ルギーや工場廃熱等、従来利用できなかつた熱源の有効
利用の実用化に役立ち、エネルギー対策面で大きな効果
が得られる。
うになれぱ連続的に一定の温度と熱量を取出すことぎで
き、かつ熱源も有効に利用することができる。以上の如
く、本発明によれば、簡単な構成で、外部熱源より一定
の温度の熱を精度良く取出すことができるので、水素貯
蔵金属を利用した熱交換装置による太陽熱等の自然エネ
ルギーや工場廃熱等、従来利用できなかつた熱源の有効
利用の実用化に役立ち、エネルギー対策面で大きな効果
が得られる。
添付図面は本発明の制御方法を適用する熱交換システム
の系統図である。 １・・・熱交換装置、２・・・水素貯蔵金属、５・・・
外部熱源、７・・・熱利用装置、８・・・放熱器、９・
・・熱媒体流体管、１０・・・熱交換器、゛１１・・・
水素ガス容器、１２・・・水素ガス供給管、１３・・・
水素ガス戻し管、１４，１５−・・圧力検出器、１６・
・・温度検出器、Ｖ１・・・差圧調整装置。
の系統図である。 １・・・熱交換装置、２・・・水素貯蔵金属、５・・・
外部熱源、７・・・熱利用装置、８・・・放熱器、９・
・・熱媒体流体管、１０・・・熱交換器、゛１１・・・
水素ガス容器、１２・・・水素ガス供給管、１３・・・
水素ガス戻し管、１４，１５−・・圧力検出器、１６・
・・温度検出器、Ｖ１・・・差圧調整装置。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 水素貯蔵金属を内蔵した熱交換装置に水素ガス容器
より水素ガスを供給して上記水素貯蔵金属に吸蔵させ、
その際発生する熱を上記熱交換装置内に設けた熱交換器
と熱利用装置内に設けた放熱器とを連絡する導管内を環
流する熱媒体流体を介して熱利用装置内に放出し、かつ
外部熱源により水素貯蔵金属を加熱して水素を分離し、
この水素を前記水素ガス容器に戻し、水素吸蔵過程を繰
返し外部熱源の熱を利用する熱交換装置の制御方法にお
いて、水素ガス容器より熱交換装置に水素ガスを供給す
る管に差圧調整装置を設け、水素ガス吸蔵過程において
は、水素ガスが上記の管を通つて水素ガス容器より熱交
換装置の方へ流れるように常に付勢するとともに、前記
熱交換装置内の熱交換器より熱利用装置内の放熱器に至
る熱媒体流体管内の熱媒体流体の温度を検出し、この温
度と所定の基準温度との差を前記差圧調整装置にフィー
ドバックし、熱媒体流体の温度が前記基準温度より低下
した場合は差圧調整装置を開き、熱媒体流体の温度が前
記基準温度より上昇した場合は之を閉じるように制御さ
せるようにしたことを特徴とする制御方法。 ２ 水素ガス吸蔵過程で、水素ガスが水素ガス容器より
熱交換装置の方へ流れるように常に付勢する手段として
水素ガス吸蔵過程において水素ガス容器内の水素ガスの
圧力を常に熱交換装置内の水素ガスの圧力より高く保持
するようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の制御方法。 ３ 水素ガス分離過程において、外部熱源により水素貯
蔵金属を加熱する温度を吸蔵過程時の該金属の温度より
高くし、分離される水素ガスの圧力を吸蔵過程開始時の
水素ガス容器内の水素ガスの圧力よりも高くし、圧力差
のみで水素ガスを水素ガス容器に戻すようにしたことを
特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の制御
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55039120A JPS591949B2 (ja) | 1980-03-28 | 1980-03-28 | 水素貯蔵金属を内蔵した熱交換装置の制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55039120A JPS591949B2 (ja) | 1980-03-28 | 1980-03-28 | 水素貯蔵金属を内蔵した熱交換装置の制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56137089A JPS56137089A (en) | 1981-10-26 |
| JPS591949B2 true JPS591949B2 (ja) | 1984-01-14 |
Family
ID=12544224
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55039120A Expired JPS591949B2 (ja) | 1980-03-28 | 1980-03-28 | 水素貯蔵金属を内蔵した熱交換装置の制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS591949B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59217026A (ja) * | 1983-05-25 | 1984-12-07 | Showa Mfg Co Ltd | 油圧緩衝器の減衰力発生装置 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108106475A (zh) * | 2017-12-22 | 2018-06-01 | 西北大学 | 一种控温式化学放热器及其系统 |
| KR20220099109A (ko) * | 2019-11-15 | 2022-07-12 | 미우라고교 가부시키카이샤 | 보일러 |
-
1980
- 1980-03-28 JP JP55039120A patent/JPS591949B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59217026A (ja) * | 1983-05-25 | 1984-12-07 | Showa Mfg Co Ltd | 油圧緩衝器の減衰力発生装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56137089A (en) | 1981-10-26 |
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