JPS60140066A - ヒ−トポンプ装置 - Google Patents
ヒ−トポンプ装置Info
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- JPS60140066A JPS60140066A JP25203283A JP25203283A JPS60140066A JP S60140066 A JPS60140066 A JP S60140066A JP 25203283 A JP25203283 A JP 25203283A JP 25203283 A JP25203283 A JP 25203283A JP S60140066 A JPS60140066 A JP S60140066A
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- Japan
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- reaction vessel
- hydrogen
- metal hydride
- flow pipe
- reaction
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（技術分野）
本発明は金属水素化物を用いるヒートポンプ装置に関す
る。
る。
（従来技術）
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に吸熱
的に水素を放出することが知られており、近年、このよ
うな金属水素化物の特性を利用したヒートポンプ装置が
種々提案されている。
化物を形成し、また、この金属水素化物が可逆的に吸熱
的に水素を放出することが知られており、近年、このよ
うな金属水素化物の特性を利用したヒートポンプ装置が
種々提案されている。
このようなヒートポンプ装置の多くは、原理的には、例
えば特公昭５５−３５６１６号公報に記載されているよ
うに、水素平衡分解圧の異なる金属水素化物をそれぞれ
反応容器をなす一対の熱交換器に充填すると共に、これ
ら反応容器を水素流通管で接続して作動対を構成し、各
反応容器内の金属水素化物を一定時間にわたって所定の
温度の熱媒にて加熱又は冷却することにより、作動対の
一方の反応容器内の金属水素化物から吸熱的に水素を放
出させ、この水素を水素流通管を経て他方の反応容器に
導き、この反応容器内の金属水素化物に発熱的に吸蔵さ
せる反応を交互に行ない、このようにして、金属水素化
物の水素の吸蔵又は放出に伴う発熱又は吸熱反応を利用
して、所定の温度の温熱又は冷熱を出力として取り出し
ている。
えば特公昭５５−３５６１６号公報に記載されているよ
うに、水素平衡分解圧の異なる金属水素化物をそれぞれ
反応容器をなす一対の熱交換器に充填すると共に、これ
ら反応容器を水素流通管で接続して作動対を構成し、各
反応容器内の金属水素化物を一定時間にわたって所定の
温度の熱媒にて加熱又は冷却することにより、作動対の
一方の反応容器内の金属水素化物から吸熱的に水素を放
出させ、この水素を水素流通管を経て他方の反応容器に
導き、この反応容器内の金属水素化物に発熱的に吸蔵さ
せる反応を交互に行ない、このようにして、金属水素化
物の水素の吸蔵又は放出に伴う発熱又は吸熱反応を利用
して、所定の温度の温熱又は冷熱を出力として取り出し
ている。
第１図は上記のようなヒートポンプ装置の作動を示すサ
イクル線図の一例であって、第１番目の金属水素化物Ｍ
ＨＩ（以下、同様に表わす。）を所定の温度の熱媒にて
高温ＴＨに加熱すると共に（点Ａ） 、ＭＨ２を所定の
温度の熱媒にて中温ＴＭに保持して（点Ｂ）、ＭＨＩと
ＭＨ２の水素平衡分解圧に差圧を生ぜしめ、ＭＨＩから
吸熱的に水素を放出させ、この水素をＭＨ２に発熱的に
吸蔵させ、次いで、ＭＨＩを中温ＴＭに保持すると共に
（点Ｆ）、ＭＨ２を所定の温度ＴＬとして（点Ｅ）、Ｍ
Ｈ２とＭＨＩとの間に水素平衡分解圧の差圧を生ぜしめ
、ＭＨ２から水素を放出させ、この水素をＭＨＩに吸蔵
させ、ここにＭＨ２の吸熱反応を利用して温度ＴＬの冷
熱出力を得るものである。この後、ＭＨＩを再び高温Ｔ
Ｈに加熱し、ＭＨ２を中温ＴＭに保持すれば、サイクル
が完了する。
イクル線図の一例であって、第１番目の金属水素化物Ｍ
ＨＩ（以下、同様に表わす。）を所定の温度の熱媒にて
高温ＴＨに加熱すると共に（点Ａ） 、ＭＨ２を所定の
温度の熱媒にて中温ＴＭに保持して（点Ｂ）、ＭＨＩと
ＭＨ２の水素平衡分解圧に差圧を生ぜしめ、ＭＨＩから
吸熱的に水素を放出させ、この水素をＭＨ２に発熱的に
吸蔵させ、次いで、ＭＨＩを中温ＴＭに保持すると共に
（点Ｆ）、ＭＨ２を所定の温度ＴＬとして（点Ｅ）、Ｍ
Ｈ２とＭＨＩとの間に水素平衡分解圧の差圧を生ぜしめ
、ＭＨ２から水素を放出させ、この水素をＭＨＩに吸蔵
させ、ここにＭＨ２の吸熱反応を利用して温度ＴＬの冷
熱出力を得るものである。この後、ＭＨＩを再び高温Ｔ
Ｈに加熱し、ＭＨ２を中温ＴＭに保持すれば、サイクル
が完了する。
尚、各反応容器内の金属水素化物を上記のように交互に
加熱冷却する代わりに、反応容器内に水素を加圧供給し
て水素を吸蔵させ、次いで、反応容器内を減圧して水素
を放出させ、このような水素の吸蔵放出を各反応容器に
交互に行なわせて、温熱又は冷熱出力を得ることも、例
えば、特開昭５１−８２９４２号公報に記載されている
ように、既によく知られている。
加熱冷却する代わりに、反応容器内に水素を加圧供給し
て水素を吸蔵させ、次いで、反応容器内を減圧して水素
を放出させ、このような水素の吸蔵放出を各反応容器に
交互に行なわせて、温熱又は冷熱出力を得ることも、例
えば、特開昭５１−８２９４２号公報に記載されている
ように、既によく知られている。
このような従来のヒートポンプ装置においては、金属水
素化物の水素の吸蔵放出に伴う反応容器間の水素移動は
、例えば、上記した特開昭５１−８２９４２号公報に記
載されているように、通常、電磁弁により規制される。
素化物の水素の吸蔵放出に伴う反応容器間の水素移動は
、例えば、上記した特開昭５１−８２９４２号公報に記
載されているように、通常、電磁弁により規制される。
従って、従来の典型的な２ボンベ型のヒートポンプ装置
は、第２図に示すように、ＭＨＩを充填した第１の反応
容器１１とＭＨ２を充填した第２の反応容器１２を第１
の水素流通管１３及び第２の水素流通管１４にて接続し
、各水素流通管には開閉制御可能な制御弁１５及び１６
を取り付けると共に、第１の水素流通管１３にはＭＨＩ
からＭＨ２への水素移動のみを、また、第２の水素流通
管１４にはＭＨ２からＭＨＩへの水素移動のみを許す逆
止弁１７及び１８を取り付けて構成され、反応のサイク
ルに応じて上記制御弁を開閉して容器間での水素移動を
制御している。
は、第２図に示すように、ＭＨＩを充填した第１の反応
容器１１とＭＨ２を充填した第２の反応容器１２を第１
の水素流通管１３及び第２の水素流通管１４にて接続し
、各水素流通管には開閉制御可能な制御弁１５及び１６
を取り付けると共に、第１の水素流通管１３にはＭＨＩ
からＭＨ２への水素移動のみを、また、第２の水素流通
管１４にはＭＨ２からＭＨＩへの水素移動のみを許す逆
止弁１７及び１８を取り付けて構成され、反応のサイク
ルに応じて上記制御弁を開閉して容器間での水素移動を
制御している。
上記した制御弁としては、従来より小型、簡単であり、
また、安価であることから電磁弁が広く用いられている
が、しかし、よく知られているように、通常の電磁弁は
、一般に管路における一方への流体の流れを開閉制御す
る機能を有するにすぎず、従って、逆方向への流れを遮
断するには逆止弁を付設することが必要である。従って
、上記したような簡単な所謂２ボンベ型のヒートポンプ
装置においても、各反応容器内の金属水素化物の反応に
応じて、容器間の水素移動を規制するには、各水素流通
管に電磁弁と逆止弁とを各１個ずつ必要とするから、実
用的な３ポンベ型又はそれ以上の多ボンベ型ヒートポン
プ装置においては、各反応容器間の水素移動を規制する
ために必要な電磁弁及び逆止弁の数が極めて多くなり、
装置構成が複雑化し、また、装置の信頼性が著しく乏し
くなるうえに、弁からの水素洩れの危険性が増す。他方
、高級な制御弁、例えば電動弁を用いれば、故障や水素
洩れの危険性はある程度は解消されても、制御系が複雑
化すると共に、装置が高価となる。
また、安価であることから電磁弁が広く用いられている
が、しかし、よく知られているように、通常の電磁弁は
、一般に管路における一方への流体の流れを開閉制御す
る機能を有するにすぎず、従って、逆方向への流れを遮
断するには逆止弁を付設することが必要である。従って
、上記したような簡単な所謂２ボンベ型のヒートポンプ
装置においても、各反応容器内の金属水素化物の反応に
応じて、容器間の水素移動を規制するには、各水素流通
管に電磁弁と逆止弁とを各１個ずつ必要とするから、実
用的な３ポンベ型又はそれ以上の多ボンベ型ヒートポン
プ装置においては、各反応容器間の水素移動を規制する
ために必要な電磁弁及び逆止弁の数が極めて多くなり、
装置構成が複雑化し、また、装置の信頼性が著しく乏し
くなるうえに、弁からの水素洩れの危険性が増す。他方
、高級な制御弁、例えば電動弁を用いれば、故障や水素
洩れの危険性はある程度は解消されても、制御系が複雑
化すると共に、装置が高価となる。
（発明の目的）
本発明は従来のヒートポンプ装置における上記した問題
を解決するためになされたものであって、装置に含まれ
る弁の数を少なくして、簡単な装置構成でありながら、
信頼性の高いヒートポンプ装置を提供することを目的と
する。
を解決するためになされたものであって、装置に含まれ
る弁の数を少なくして、簡単な装置構成でありながら、
信頼性の高いヒートポンプ装置を提供することを目的と
する。
（発明の要旨）
本発明のヒートポンプ装置の第１は、水素平衡分解圧が
相互に異なるｎ種（ｎ≧３）の金属水素化物をそれぞれ
充填したｎ個の反応容器を、第（ｍ＋１）番目（１≦ｍ
≦ｎ）の反応容器内の金属水素化物の水素平衡分解圧が
第ｍ番目の反応容器内の金属水素化物よりも大きくなる
ようにそれぞれ水素流通管にて接続すると共に、第ｎ番
目の反応容器と第１番目の反応容器とを水素流通管にて
接続してなるヒートポンプ装置において、（ａｌ 第１
番目の反応容器と第２番目の反応容器とを接続する水素
流通管に、第２番目の反応容器から第１番目の反応容器
方向にのみ水素の流通を許す逆止弁を設けて、第１番目
の反応容器から第２番目の反応容器への水素の移動を禁
止すると共に、 ｆｂ） 第１番目と第２番目の反応容器を除いて、第ｍ
番目と第（ｍ＋１）番目の反応容器を接続する各水素流
通管に開閉制御可能な制御弁を設け、 （Ｃ） 第１番目の反応容器の金属水素化物の水素平衡
分解圧を他のいずれの反応容器の金属水素化物よりも高
くして、第１番目の反応容器の金属水素化物から水素を
放出させ、この水素を水素流通管を経て第ｎ番目の反応
容器に導いて、この反応容器内の金属水素化物に吸蔵さ
せ、この後、逐次、第（ｍ＋１）番目の反応容器の金属
水素化物から水素を放出させ、この水素を制御弁を経て
第ｍ番目の反応容器に導いて、この反応容器内の金属水
素化物に吸蔵させることに□より、第ｎ番目から第２番
目の反応容器に至る各反応容器から冷熱を得るようにし
たことを特徴とする。
相互に異なるｎ種（ｎ≧３）の金属水素化物をそれぞれ
充填したｎ個の反応容器を、第（ｍ＋１）番目（１≦ｍ
≦ｎ）の反応容器内の金属水素化物の水素平衡分解圧が
第ｍ番目の反応容器内の金属水素化物よりも大きくなる
ようにそれぞれ水素流通管にて接続すると共に、第ｎ番
目の反応容器と第１番目の反応容器とを水素流通管にて
接続してなるヒートポンプ装置において、（ａｌ 第１
番目の反応容器と第２番目の反応容器とを接続する水素
流通管に、第２番目の反応容器から第１番目の反応容器
方向にのみ水素の流通を許す逆止弁を設けて、第１番目
の反応容器から第２番目の反応容器への水素の移動を禁
止すると共に、 ｆｂ） 第１番目と第２番目の反応容器を除いて、第ｍ
番目と第（ｍ＋１）番目の反応容器を接続する各水素流
通管に開閉制御可能な制御弁を設け、 （Ｃ） 第１番目の反応容器の金属水素化物の水素平衡
分解圧を他のいずれの反応容器の金属水素化物よりも高
くして、第１番目の反応容器の金属水素化物から水素を
放出させ、この水素を水素流通管を経て第ｎ番目の反応
容器に導いて、この反応容器内の金属水素化物に吸蔵さ
せ、この後、逐次、第（ｍ＋１）番目の反応容器の金属
水素化物から水素を放出させ、この水素を制御弁を経て
第ｍ番目の反応容器に導いて、この反応容器内の金属水
素化物に吸蔵させることに□より、第ｎ番目から第２番
目の反応容器に至る各反応容器から冷熱を得るようにし
たことを特徴とする。
また、本発明のヒートポンプ装置の第２は、水素平衡分
解圧が相互に異なるｎ種（ｎ≧３）の金０ 属水素化物をそれぞれ充填したｎ個の反応容器を、第（
ｍ＋１）番目（１≦ｍ≦ｎ）の反応容器内の金属水素化
物の水素平衡分解圧が第ｍ番目の反応容器内の金属水素
化物よりも大きくなるようにそれぞれ水素流通管にて接
続すると共に、第ｎ番目の反応容器と第１番目の反応容
器とを水素流通管にて接続してなるヒートポンプ装置に
おいて、（ａ） 第１番目の反応容器と第ｎ番目の反応
容器とを接続する水素流通管に、第１番目の反応容器か
ら第ｎ番目の反応容器方向にのみ水素の流通を許す逆止
弁を設けて、第ｎ番目の反応容器から第１番目の反応容
器への水素の移動を禁止すると共に、 ｔｂ〕 第ｍ番目と第（ｍ＋１）番目の反応容器を接続
する各水素流通管に開閉制御可能な制御弁を設け、更に
第１番目の反応容器と第２番目の反応容器とを接続する
水素流通管には第２の反応容器から第１の反応容器方向
にのみ水素の流通を許す逆止弁を付設し、 （Ｃ１第１番目の反応容器の金属水素化物から水１ 素を放出させ、この水素を逆止弁を経て第ｎ番目の反応
容器に導いて、この反応容器内の金属水素化物に吸蔵さ
せ、次いで、第ｎ番目の反応容器の金属水素化物から水
素を放出させ、この水素を制御弁を経て第（、ｎ −１
）番目の反応容器に導き、この反応容器内の金属水素化
物に吸蔵させ、この後、逐次、第（ｍ ＋ １ ）番目
の反応容器の金属水素化物から水素を放出させ、この水
素を制御弁を経て第ｍ番目の反応容器に導いて、この反
応容器内の金属水素化物に吸蔵させることにより、第（
ｎ−１）番目から第１番目の反応容器に至る各反応容器
から温熱を得るようにしたことを特徴とする。
解圧が相互に異なるｎ種（ｎ≧３）の金０ 属水素化物をそれぞれ充填したｎ個の反応容器を、第（
ｍ＋１）番目（１≦ｍ≦ｎ）の反応容器内の金属水素化
物の水素平衡分解圧が第ｍ番目の反応容器内の金属水素
化物よりも大きくなるようにそれぞれ水素流通管にて接
続すると共に、第ｎ番目の反応容器と第１番目の反応容
器とを水素流通管にて接続してなるヒートポンプ装置に
おいて、（ａ） 第１番目の反応容器と第ｎ番目の反応
容器とを接続する水素流通管に、第１番目の反応容器か
ら第ｎ番目の反応容器方向にのみ水素の流通を許す逆止
弁を設けて、第ｎ番目の反応容器から第１番目の反応容
器への水素の移動を禁止すると共に、 ｔｂ〕 第ｍ番目と第（ｍ＋１）番目の反応容器を接続
する各水素流通管に開閉制御可能な制御弁を設け、更に
第１番目の反応容器と第２番目の反応容器とを接続する
水素流通管には第２の反応容器から第１の反応容器方向
にのみ水素の流通を許す逆止弁を付設し、 （Ｃ１第１番目の反応容器の金属水素化物から水１ 素を放出させ、この水素を逆止弁を経て第ｎ番目の反応
容器に導いて、この反応容器内の金属水素化物に吸蔵さ
せ、次いで、第ｎ番目の反応容器の金属水素化物から水
素を放出させ、この水素を制御弁を経て第（、ｎ −１
）番目の反応容器に導き、この反応容器内の金属水素化
物に吸蔵させ、この後、逐次、第（ｍ ＋ １ ）番目
の反応容器の金属水素化物から水素を放出させ、この水
素を制御弁を経て第ｍ番目の反応容器に導いて、この反
応容器内の金属水素化物に吸蔵させることにより、第（
ｎ−１）番目から第１番目の反応容器に至る各反応容器
から温熱を得るようにしたことを特徴とする。
（発明の構成）
以下に図面に基づいて本発明のヒートポンプ装置を説明
する。尚、以下において、前記したように、第ｍ番目の
金属水素化物はＭＨｍで表わされ、・・図面においては
旦で表わされ、また、これに隣接して水素流通管で接続
されているＭＨ（ｍ＋１）は、装置の作動温度領域にお
いてＭＨｍよりも高２ い水素平衡分解圧を有するように選ばれる。
する。尚、以下において、前記したように、第ｍ番目の
金属水素化物はＭＨｍで表わされ、・・図面においては
旦で表わされ、また、これに隣接して水素流通管で接続
されているＭＨ（ｍ＋１）は、装置の作動温度領域にお
いてＭＨｍよりも高２ い水素平衡分解圧を有するように選ばれる。
第３図は冷熱出力を得るために好適である本発明の３ボ
ンベ型ヒートポンプ装置の一実施例を示す。
ンベ型ヒートポンプ装置の一実施例を示す。
ＭＨＩを充填した第１の反応容器２１と、ＭＨ２を充填
した第２の反応容器２２とは、後者から前者方向にのみ
水素移動を許す逆止弁２４を備えた水素流通管２５にて
接続され、第２の反応容器２２とＭＨ３を充填した第３
の反応容器２３は、電磁弁２６を備えた水素流通管２７
にて接続され、更に第３の反応容器２３と第１の反応容
器２１とは弁をもたない水素流通管２８にて接続されて
いる。
した第２の反応容器２２とは、後者から前者方向にのみ
水素移動を許す逆止弁２４を備えた水素流通管２５にて
接続され、第２の反応容器２２とＭＨ３を充填した第３
の反応容器２３は、電磁弁２６を備えた水素流通管２７
にて接続され、更に第３の反応容器２３と第１の反応容
器２１とは弁をもたない水素流通管２８にて接続されて
いる。
この装置の作動を第４図に示すサイクル線図に基づいて
説明する。先ず、第２の反応容器２２と第３の反応容器
２３とを接続する水素流通管２７上に設けられた電磁弁
２６を閉状態におき、第１の反応容器２１内のＭＨＩを
所定の高ＩＴＨに加熱しく点Ａ）、第３の反応容器２３
内のＭＨ３を所定の中温に保つと共に（点Ｂ）、第２の
反応容３ 器２２内のＭＨ２をも中温ＴＭに保って（点Ｄ）、ＭＨ
Ｉの水素平衡分解圧をＭＨ３のそれよりも高くすると、
ＭＨＩは水素を吸熱的に放出し、この水素は水素流通管
２８を経て第３の反応容器に送入され、ＭＨ３がこの水
素を発熱的に吸蔵する。
説明する。先ず、第２の反応容器２２と第３の反応容器
２３とを接続する水素流通管２７上に設けられた電磁弁
２６を閉状態におき、第１の反応容器２１内のＭＨＩを
所定の高ＩＴＨに加熱しく点Ａ）、第３の反応容器２３
内のＭＨ３を所定の中温に保つと共に（点Ｂ）、第２の
反応容３ 器２２内のＭＨ２をも中温ＴＭに保って（点Ｄ）、ＭＨ
Ｉの水素平衡分解圧をＭＨ３のそれよりも高くすると、
ＭＨＩは水素を吸熱的に放出し、この水素は水素流通管
２８を経て第３の反応容器に送入され、ＭＨ３がこの水
素を発熱的に吸蔵する。
この反応の間、ＭＨＩからＭ Ｈ２へは逆止弁２４のた
めに水素移動は起こらない。また、ＭＨ３からＭＨ２へ
の水素移動も電磁弁２６が閉じられているので起こらな
い。
めに水素移動は起こらない。また、ＭＨ３からＭＨ２へ
の水素移動も電磁弁２６が閉じられているので起こらな
い。
このＡからＢへの水素移動の終了後、ＭＨＩをなおも高
温ＴＨに保って電磁弁２６を開け、第３の反応容器２３
内のＭＨ３を所定の低温ＴＬに保持しく点Ｃ）、上記し
たように中温ＴＭに保たれているＭＨ２（点Ｄ）との間
に水素平衡分解圧の差圧を生せしめると、ＭＨ３は水素
を吸熱的に放出し、この水素は水素流通管２７を電磁弁
２６を経て第２の反応容器に導かれ、ＭＨ２がこの水素
を吸熱的に吸蔵する。この水素移動の間、ＭＨＩは温度
ＴＨに保持されていて、その水素平衡分解圧がＭＨ３よ
りも高いので、ＭＨ３からＭＨＩへ４ の水素移動も、Ｍｌ２からＭＨＩへの水素移動も共に禁
止されている。
温ＴＨに保って電磁弁２６を開け、第３の反応容器２３
内のＭＨ３を所定の低温ＴＬに保持しく点Ｃ）、上記し
たように中温ＴＭに保たれているＭＨ２（点Ｄ）との間
に水素平衡分解圧の差圧を生せしめると、ＭＨ３は水素
を吸熱的に放出し、この水素は水素流通管２７を電磁弁
２６を経て第２の反応容器に導かれ、ＭＨ２がこの水素
を吸熱的に吸蔵する。この水素移動の間、ＭＨＩは温度
ＴＨに保持されていて、その水素平衡分解圧がＭＨ３よ
りも高いので、ＭＨ３からＭＨＩへ４ の水素移動も、Ｍｌ２からＭＨＩへの水素移動も共に禁
止されている。
このＣからＤへの水素移動反応の終了後、電磁弁２６を
閉じ、Ｍｌ３とＭＨＩとを中温ＴＭに戻しくそれぞれ点
Ｂ及びＦ）、Ｍｌ２を低温ＴＬに保持して、Ｍｌ２の水
素平衡分解圧をＭＨＩのそれよりも高く保つことにより
、Ｍｌ２は吸熱的に水素を放出しく点Ｅ）、この水素は
水素流通管２５を逆止弁２４を経て第１の反応容器に導
かれ、ＭＨＩが発熱的にこの水素を吸蔵する。この間、
Ｍｌ３は中温ＴＭに保持されて、その水素平衡分解圧が
既にＭＨＩ及びＭｌ２よりも高められているので、ＭＨ
ＩからＭｌ３及びＭｌ２への水素移動は共に禁止されて
いる。
閉じ、Ｍｌ３とＭＨＩとを中温ＴＭに戻しくそれぞれ点
Ｂ及びＦ）、Ｍｌ２を低温ＴＬに保持して、Ｍｌ２の水
素平衡分解圧をＭＨＩのそれよりも高く保つことにより
、Ｍｌ２は吸熱的に水素を放出しく点Ｅ）、この水素は
水素流通管２５を逆止弁２４を経て第１の反応容器に導
かれ、ＭＨＩが発熱的にこの水素を吸蔵する。この間、
Ｍｌ３は中温ＴＭに保持されて、その水素平衡分解圧が
既にＭＨＩ及びＭｌ２よりも高められているので、ＭＨ
ＩからＭｌ３及びＭｌ２への水素移動は共に禁止されて
いる。
このＥからＦへの水素移動の終了後、ＭＨＩを高温Ｔ
Ｈに、Ｍｌ２を中度ＴＭに戻すことによりサイクルが完
了する。
Ｈに、Ｍｌ２を中度ＴＭに戻すことによりサイクルが完
了する。
従って、上記ヒートポンプ装置は、高温ＴＨの熱源を用
いて、低温Ｔ Ｌの冷熱を出力として得るものであり、
例えば、冷房に利用することができ５ るが、従来の２ボンベ型装置であればＡ゛→Ｂ−＋Ｃ→
Ｄのサイクルを行なうのに対して、上記本発明の装置に
よれば、Ａ−Ｂ→Ｃ−＋Ｄ−＋Ｅ→Ｆのサイクルを行な
い、サイクル線図における点Ｃ及びＦで冷熱を得るので
、２ポンベ型ヒートポンプ装置に比べて２倍の出力を得
ることができる。
いて、低温Ｔ Ｌの冷熱を出力として得るものであり、
例えば、冷房に利用することができ５ るが、従来の２ボンベ型装置であればＡ゛→Ｂ−＋Ｃ→
Ｄのサイクルを行なうのに対して、上記本発明の装置に
よれば、Ａ−Ｂ→Ｃ−＋Ｄ−＋Ｅ→Ｆのサイクルを行な
い、サイクル線図における点Ｃ及びＦで冷熱を得るので
、２ポンベ型ヒートポンプ装置に比べて２倍の出力を得
ることができる。
第５図は上記の３ボンベ型に代えてｎ個のボンベからな
る多ボンベ型ヒートポンプ装置を示し、第１番目の反応
容器と第２番目の反応容器とが、後者から前者の反応容
器方向への水素の移動のみを許す逆止弁３１を備えた水
素流通管３２にて接続されて、第１番目の反応容器から
第２番目の反応容器への水素の移動が禁止されていると
共に、上記第１番目と第２番目の反応容器を除いて、第
ｍ番目と第（ｍ＋１）番目の反応容器とが開閉制御可能
な制御弁３３を備えた水素流通管３４にて接続されてい
る。更に、第１番目と第ｎ番目の反応容器とは弁をもた
ない水素流通管３５にて接続されている。
る多ボンベ型ヒートポンプ装置を示し、第１番目の反応
容器と第２番目の反応容器とが、後者から前者の反応容
器方向への水素の移動のみを許す逆止弁３１を備えた水
素流通管３２にて接続されて、第１番目の反応容器から
第２番目の反応容器への水素の移動が禁止されていると
共に、上記第１番目と第２番目の反応容器を除いて、第
ｍ番目と第（ｍ＋１）番目の反応容器とが開閉制御可能
な制御弁３３を備えた水素流通管３４にて接続されてい
る。更に、第１番目と第ｎ番目の反応容器とは弁をもた
ない水素流通管３５にて接続されている。
このような多ボンベ型ヒートポンプ装置の作動６
も前記したところと同様であり、第６図のサイクル線図
に示すように、水素はＭＨＩからＭ Ｈｎに移動され、
この後、逐次にこれよりも低い水素平衡分解圧を有する
次段の金属水素化物に移動され、Ｍｌ２からＭＨＩへの
水素移動が行なわれた後、このＭＨＩからＭＨｎに水素
移動が行なわれてサイクルが完了し、ＭＨｎからＭｌ２
に至る各金属水素化物の水素吸蔵反応から冷熱出力を得
るものである。尚、用いる金属水素化物をこのようにｎ
段に構成することにより、２ボンベ型ヒートポンプ装置
の（ｎ−１）倍の冷熱出力を得ることができる。
に示すように、水素はＭＨＩからＭ Ｈｎに移動され、
この後、逐次にこれよりも低い水素平衡分解圧を有する
次段の金属水素化物に移動され、Ｍｌ２からＭＨＩへの
水素移動が行なわれた後、このＭＨＩからＭＨｎに水素
移動が行なわれてサイクルが完了し、ＭＨｎからＭｌ２
に至る各金属水素化物の水素吸蔵反応から冷熱出力を得
るものである。尚、用いる金属水素化物をこのようにｎ
段に構成することにより、２ボンベ型ヒートポンプ装置
の（ｎ−１）倍の冷熱出力を得ることができる。
第７図は温熱出力を得るために好適である本発明の３ボ
ンベ型ヒートポンプ装置の一実施例を示す。
ンベ型ヒートポンプ装置の一実施例を示す。
Ｍｌ（１を充填した第１の反応容器４１と、Ｍｌ２を充
填した第２の反応容器４２とは電磁弁４４及び第２の反
応容器から第１の反応容器方向にのみ水素の流通を許す
逆止弁４５を備えた水素流通管４６にて接続され、第２
の反応容器４２とＭＨＩ７ ３を充填した第３の反応容器４３は電磁弁４７を備えた
水素流通管４８にて接続され、更に第３の反応容器４３
と第１の反応容器４１とは、後者から前者の反応容器方
向にのみ水素移動を許す逆止弁４９を備えた水素流通管
５０にて接続されている。
填した第２の反応容器４２とは電磁弁４４及び第２の反
応容器から第１の反応容器方向にのみ水素の流通を許す
逆止弁４５を備えた水素流通管４６にて接続され、第２
の反応容器４２とＭＨＩ７ ３を充填した第３の反応容器４３は電磁弁４７を備えた
水素流通管４８にて接続され、更に第３の反応容器４３
と第１の反応容器４１とは、後者から前者の反応容器方
向にのみ水素移動を許す逆止弁４９を備えた水素流通管
５０にて接続されている。
この装置の作動を第８図に示すサイクル線図に基づいて
説明する。先ず、上記二つの電磁弁４４及び４７を閉状
態におき、第１の反応容器４１内のＭＨＩを所定の中温
ＴＭに加熱しく点Ａ）、第３の反応容器４３内のＭｌ３
を所定の低温ＴＬに保って（点Ｂ）、ＭＨＩの水素平衡
分解圧をＭｌ３のそれよりも高く保つと、ＭＨＩは水素
を吸熱的に放出し、この水素は水素流通管５０を逆止弁
４９を経て第３の反応容器に送入され、Ｍｌ３がこの水
素を発熱的に吸蔵する。
説明する。先ず、上記二つの電磁弁４４及び４７を閉状
態におき、第１の反応容器４１内のＭＨＩを所定の中温
ＴＭに加熱しく点Ａ）、第３の反応容器４３内のＭｌ３
を所定の低温ＴＬに保って（点Ｂ）、ＭＨＩの水素平衡
分解圧をＭｌ３のそれよりも高く保つと、ＭＨＩは水素
を吸熱的に放出し、この水素は水素流通管５０を逆止弁
４９を経て第３の反応容器に送入され、Ｍｌ３がこの水
素を発熱的に吸蔵する。
この反応の間、電磁弁４４及び４７が閉じられているた
めに、ＭＨＩからＭｌ３への水素移動以外の水素移動は
禁止されている。
めに、ＭＨＩからＭｌ３への水素移動以外の水素移動は
禁止されている。
このＡからＢへの水素移動が終了した後、なお８
も電磁弁４４は閉じた状態に保つが、電磁弁４７は開い
て、ＭＨ３を中温ＴＭに加熱すると共に（点Ｃ）、ＭＨ
Ｌ及びＭＨ２を高温Ｔ’Ｈに保持して（それぞれ点Ｆ及
びＤ＞、ＭＨ３の水素平衡分解圧をＭＨ２のそれよりも
高く保つことにより、ＭＨ３は水素を吸熱的に放出し、
この水素は水素流通管４８を電磁弁４７を経て第２の反
応容器に導かれ、この反応容器内のＭＨ２がこの水素を
発熱的に吸蔵する（点Ｄ）。この間、電磁弁４４が閉じ
られているので、ＭＨ２からＭＨＩへの水素移動は起こ
らず、また、逆止弁４９のために水素流通管５０を経由
するＭＨ３からＭＨＩへの水素移動も起こらない。
て、ＭＨ３を中温ＴＭに加熱すると共に（点Ｃ）、ＭＨ
Ｌ及びＭＨ２を高温Ｔ’Ｈに保持して（それぞれ点Ｆ及
びＤ＞、ＭＨ３の水素平衡分解圧をＭＨ２のそれよりも
高く保つことにより、ＭＨ３は水素を吸熱的に放出し、
この水素は水素流通管４８を電磁弁４７を経て第２の反
応容器に導かれ、この反応容器内のＭＨ２がこの水素を
発熱的に吸蔵する（点Ｄ）。この間、電磁弁４４が閉じ
られているので、ＭＨ２からＭＨＩへの水素移動は起こ
らず、また、逆止弁４９のために水素流通管５０を経由
するＭＨ３からＭＨＩへの水素移動も起こらない。
このＣからＤへの水素移動反応の終了後、なおもＭＨ３
を高温ＴＨに保ち、電磁弁４４を開け、電磁弁４７を閉
じて、ＭＨ２を中温ＴＭに戻しく点Ｅ）、且つ、ＭＨ２
の水素平衡分解圧を高温のＭＨＩ（点Ｆ）のそれよりも
高く保つことにより、ＭＨ２は吸熱的に水素を放出し、
この水素は水素流通管４６を電磁弁４４及び逆止弁４５
を経９ て第１の反応容器に導かれ、ＭＨＩが発熱的にこの水素
を吸蔵する。この間、ＭＨ３は中温ＴＭに保持されて、
その水素平衡分解圧がＭＨＩよりも高いので、ＭＨＩか
ら水素流通管５０を経由するＭＨ３への水素移動は起こ
らず、また、電磁弁４７が閉じられているので、ＭＨ２
からＭＨ３への水素移動も起こらない。
を高温ＴＨに保ち、電磁弁４４を開け、電磁弁４７を閉
じて、ＭＨ２を中温ＴＭに戻しく点Ｅ）、且つ、ＭＨ２
の水素平衡分解圧を高温のＭＨＩ（点Ｆ）のそれよりも
高く保つことにより、ＭＨ２は吸熱的に水素を放出し、
この水素は水素流通管４６を電磁弁４４及び逆止弁４５
を経９ て第１の反応容器に導かれ、ＭＨＩが発熱的にこの水素
を吸蔵する。この間、ＭＨ３は中温ＴＭに保持されて、
その水素平衡分解圧がＭＨＩよりも高いので、ＭＨＩか
ら水素流通管５０を経由するＭＨ３への水素移動は起こ
らず、また、電磁弁４７が閉じられているので、ＭＨ２
からＭＨ３への水素移動も起こらない。
上記のＥからＦへの水素移動が終了した後、電磁弁４４
及び４７を閉じ、ＭＨ３を低温ＴＬに冷却すると共に（
点Ｂ）、ＭＨＩを中温ＴＭに、また、必要に応じてＭＨ
２を中度ＴＭ又は高温ＴＨに戻すことにより、サイクル
が完了する。
及び４７を閉じ、ＭＨ３を低温ＴＬに冷却すると共に（
点Ｂ）、ＭＨＩを中温ＴＭに、また、必要に応じてＭＨ
２を中度ＴＭ又は高温ＴＨに戻すことにより、サイクル
が完了する。
従って、上記ヒートポンプ装置は、中温ＴＭの熱源を用
いて、高温Ｔ Ｈの温熱を出力として得るものであり、
例えば、暖房に利用することができるが、従来の２ボン
ベ型装置であればＡ−Ｂ’→Ｅ−ＩＩＦのサイクルを行
なうのに対して、上記本発明の装置によれば、Ａ−Ｂ−
Ｃ−Ｄ−Ｅ−Ｆのサイクルを行ない、サイクル線図にお
ける点り及びＦで温熱を得るので、２ボンベ型ヒートポ
ンプ装置０ に比べて４／３倍の出力を得ることができる。
いて、高温Ｔ Ｈの温熱を出力として得るものであり、
例えば、暖房に利用することができるが、従来の２ボン
ベ型装置であればＡ−Ｂ’→Ｅ−ＩＩＦのサイクルを行
なうのに対して、上記本発明の装置によれば、Ａ−Ｂ−
Ｃ−Ｄ−Ｅ−Ｆのサイクルを行ない、サイクル線図にお
ける点り及びＦで温熱を得るので、２ボンベ型ヒートポ
ンプ装置０ に比べて４／３倍の出力を得ることができる。
第９図は上記の３ボンベ型に代えてｎ個のボンベからな
る多ボンベ型ヒートポンプ装置を示し、第１番目の反応
容器と第ｎ番目の反応容器とが、前者から後者の反応容
器方向への水素の移動のみを許す逆止弁５１を備えた水
素流通管５２にて接続されて、第ｎ番目の反応容器から
第１番目の反応容器への水素の移動が禁止されていると
共に、第ｍ番目と第（ｍ＋１）番目の反応容器とが開閉
制御可能な制御弁５３を備えた水素流通管５４にて接続
されており、更に、第１番目の反応容器と第２番目の反
応容器とを接続する水素流通管５７には制御弁５５に加
えて、第２番目の反応容器から第１番目の反応容器方向
にのみ水素移動を許す逆止弁５６が付設されている。
る多ボンベ型ヒートポンプ装置を示し、第１番目の反応
容器と第ｎ番目の反応容器とが、前者から後者の反応容
器方向への水素の移動のみを許す逆止弁５１を備えた水
素流通管５２にて接続されて、第ｎ番目の反応容器から
第１番目の反応容器への水素の移動が禁止されていると
共に、第ｍ番目と第（ｍ＋１）番目の反応容器とが開閉
制御可能な制御弁５３を備えた水素流通管５４にて接続
されており、更に、第１番目の反応容器と第２番目の反
応容器とを接続する水素流通管５７には制御弁５５に加
えて、第２番目の反応容器から第１番目の反応容器方向
にのみ水素移動を許す逆止弁５６が付設されている。
このような多ボンベ型ヒートポンプ装置の作動も前記し
たところと同様であり、第１０図のサイクル線図に示す
ように、水素はＭＨＩからＭＨｎに移動され、この後、
逐次にこれよりも低い水素平衡分解圧を有する次段の金
属水素化物に移動さ１ れ、ＭＨ２からＭＨＩへの水素移動が行なわれた後、こ
のＭＨＩからＭＨｎに水素移動が行なわれてサイクルが
完了し、ＭＨ（ｎ−１）からＭＨＩに至る各金属水素化
物の水素吸蔵反応から温熱出力を得るものである。尚、
用いる金属水素化物をこのようにｎ段に構成することに
より、２ボンベ型ヒートポンプ装置の２（ｎ−１）／ｎ
倍の温熱出力を得ることができる。
たところと同様であり、第１０図のサイクル線図に示す
ように、水素はＭＨＩからＭＨｎに移動され、この後、
逐次にこれよりも低い水素平衡分解圧を有する次段の金
属水素化物に移動さ１ れ、ＭＨ２からＭＨＩへの水素移動が行なわれた後、こ
のＭＨＩからＭＨｎに水素移動が行なわれてサイクルが
完了し、ＭＨ（ｎ−１）からＭＨＩに至る各金属水素化
物の水素吸蔵反応から温熱出力を得るものである。尚、
用いる金属水素化物をこのようにｎ段に構成することに
より、２ボンベ型ヒートポンプ装置の２（ｎ−１）／ｎ
倍の温熱出力を得ることができる。
（発明の効果）
以上のように、本発明のヒートポンプ装置においては、
所定の作動温度領域で相互に水素平衡分解圧の異なる金
属水素化物を、その水素平衡分解圧が順次高くなるよう
に接続し、第１番目の反応容器の金属水素化物から水素
を放出させ、この水素を第ｎ番目の反応容器の金属水素
化物に吸蔵させ、この後、この水素を逐次、水素平衡分
解圧のより低い次段の金属水素化物に移動させ、最終的
に第１番目の反応容器から第ｎ番目の反応容器に水素を
移動させてサイクルを構成したので、２ボンベ型ヒート
ポンプ装置の（ｎ−１）倍の冷熱出２ 力或いは２（ｎ−１）／ｎ倍の温熱出力を得ることがで
きると共に、装置に含まれる弁数を金属水素化物の反応
の特性を利用し、各反応容器の温度を制御することによ
り最小限に抑えたので、装置構成が簡単化され、装置も
低度となるうえに、その信顛性も格段に改善される。ま
た、水素洩れの危険も大幅に減縮される。
所定の作動温度領域で相互に水素平衡分解圧の異なる金
属水素化物を、その水素平衡分解圧が順次高くなるよう
に接続し、第１番目の反応容器の金属水素化物から水素
を放出させ、この水素を第ｎ番目の反応容器の金属水素
化物に吸蔵させ、この後、この水素を逐次、水素平衡分
解圧のより低い次段の金属水素化物に移動させ、最終的
に第１番目の反応容器から第ｎ番目の反応容器に水素を
移動させてサイクルを構成したので、２ボンベ型ヒート
ポンプ装置の（ｎ−１）倍の冷熱出２ 力或いは２（ｎ−１）／ｎ倍の温熱出力を得ることがで
きると共に、装置に含まれる弁数を金属水素化物の反応
の特性を利用し、各反応容器の温度を制御することによ
り最小限に抑えたので、装置構成が簡単化され、装置も
低度となるうえに、その信顛性も格段に改善される。ま
た、水素洩れの危険も大幅に減縮される。
第１図は従来の２ボンベ型ヒートポンプ装置の作動を説
明するためのサイクル線図、第２図は２ボンベ型ヒート
ポンプ装置の典型例を示す装置構成図、第３図は本発明
のヒートポンプ装置の一実施例を示す装置構成図、第４
図は第３図の装置の作動を説明するためのサイクル線図
、第５図は第３図に対応する多ボンベ型ヒートポンプ装
置を示す装置構成図、第６図はその作動を示すサイクル
線図、第７図は本発明のヒートポンプ装置の別の一実施
例を示す装置構成図、第８図は第７図の装置の作動を説
明するためのサイクル線図、第９図は第６図に対応する
多ボンベ型ヒートポンプ装置３ を示す装置構成図、第１０図はその作動を示すサイクル
線図である。 ２１．２２．２３・・・反応容器、２４・・・逆止弁、
２５．２７．２８・・・水素流通管、２６・・・電磁弁
、３１・・・逆止弁、３２．３４．３５・・・水素流通
管、３３・・・電磁弁、４１．４２．４３・・・反応容
器、４４．４７・・・げべ弁、４５．４９・・・逆止弁
、４６．４８．５０・・・水素流通管、５１．５６・・
・逆止弁、５２．５４．５７・・・水素流通管、５３．
５５・・・電磁弁。 特許出願人 積水化学工業株式会社 代表者藤沼基利 ４ 第１図 １７千 第２図 第３図 第４図 １７′ｒ″
明するためのサイクル線図、第２図は２ボンベ型ヒート
ポンプ装置の典型例を示す装置構成図、第３図は本発明
のヒートポンプ装置の一実施例を示す装置構成図、第４
図は第３図の装置の作動を説明するためのサイクル線図
、第５図は第３図に対応する多ボンベ型ヒートポンプ装
置を示す装置構成図、第６図はその作動を示すサイクル
線図、第７図は本発明のヒートポンプ装置の別の一実施
例を示す装置構成図、第８図は第７図の装置の作動を説
明するためのサイクル線図、第９図は第６図に対応する
多ボンベ型ヒートポンプ装置３ を示す装置構成図、第１０図はその作動を示すサイクル
線図である。 ２１．２２．２３・・・反応容器、２４・・・逆止弁、
２５．２７．２８・・・水素流通管、２６・・・電磁弁
、３１・・・逆止弁、３２．３４．３５・・・水素流通
管、３３・・・電磁弁、４１．４２．４３・・・反応容
器、４４．４７・・・げべ弁、４５．４９・・・逆止弁
、４６．４８．５０・・・水素流通管、５１．５６・・
・逆止弁、５２．５４．５７・・・水素流通管、５３．
５５・・・電磁弁。 特許出願人 積水化学工業株式会社 代表者藤沼基利 ４ 第１図 １７千 第２図 第３図 第４図 １７′ｒ″
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１１水素平衡分解圧が相互に異なるｎ種（ｎ≧３）の
金属水素化物をそれぞれ充填したｎ個の反応容器を、第
（ｍ＋１）番目（１≦ｍ≦ｎ）の反応容器内の金属水素
化物の水素平衡分解圧が第ｍ番目の反応容器内の金属水
素化物よりも大きくなるようにそれぞれ水素流通管にて
接続すると共に、第ｎ番目の反応容器と第１番目の反応
容器とを水素流通管にて接続してなるヒートポンプ装置
において、 （ａｌ 第１番目の反応容器と第２番目の反応容器とを
接続する水素流通管に、第２番目の反応容器から第１番
目の反応容器方向にのみ水素の流通を許す逆止弁を設け
て、第１番目の反応容器から第２番目の反応容器への水
素の移動を禁止すると共に、 ｆｂ） 第１番目と第２番目の反応容器を除いて、第ｍ
番目と第（ｍ＋１）番目の反応容器を接続する各水素流
通管に開閉制御可能な制御弁を設け、 ｆｃｌ 第１番目の反応容器の金属水素化物の水素平衡
分解圧を他のいずれの反応容器の金属水素化物よりも高
（して、第１番目の反応容器の金属水素化物から水素を
放出させ、この水素を水素流通管を経て第ｎ番目の反応
容器に導いて、この反応容器内の金属水素化物に吸蔵さ
せ、この後、逐次、第（ｍ＋１）番目の反応容器の金属
水素化物から水素を放出させ、この水素を制御弁を経て
第ｍ番目の反応容器に導いて、この反応容器内の金属水
素化物に吸蔵させることにより、第ｎ番目から第２番目
の反応容器に至る各反応容器から冷熱を得るようにした
ことを特徴とするヒートポンプ装置。 （２）水素平衡分解圧が相互に異なるｎ種（ｎ≧３）の
金属水素化物をそれぞれ充填したｎ個の反応容器を、第
（ｍ＋１）番目（ｌ≦ｍ≦ｎ）の反応容器内の金属水素
化物の水素平衡分解圧が第ｍ番目の反応容器内の金属水
素化物よりも大きくなるようにそれぞれ水素流通管にて
接続すると共に、第ｎ番目の反応容器と第１番目の反応
容器とを水素流通管にて接続してなるヒートポンプ装置
において、 ｔａ＋ 第１番目の反応容器と第ｎ番目の反応容器とを
接続する水素流通管に、第１番目の反応容器から第ｎ番
目の反応容器方向にのみ水素の流通を許す逆止弁を設け
て、第ｎ番目の反応容器から第１番目の反応容器への水
素の移動を禁止すると共に、 （ｂ） 第ｍ番目と第（ｍ＋１）番目の反応容器を接続
する各水素流通管に開閉制御可能な制御弁を設け、更に
第１番目の反応容器と第２番目の反応容器とを接続する
水素流通管には第２の反応容器から第１の反応容器方向
にのみ水素の流通を許す逆止弁を付設し、 ｆｃ） 第１番目の反応容器の金属水素化物から水素を
放出させ、この水素を逆止弁を経て第ｎ番目の反応容器
に導いて、この反応容器内の金属水素化物に吸蔵させ、
次いで、第ｎ番目の反応容器の金属水素化物から水素を
放出させ、この水素を制御弁を経て第（ｎ−１）番目の
反応容器に導き、この反応容器内の金属水素化物に吸蔵
させ、この後、逐次、第（ｍ＋ｌ）番目の反応容器の金
属水素化物から水素を放出させ、この水素を制御弁を経
て第ｍ番目の反応容器に導いて、この反応容器内の金属
水素化物に吸蔵させることにより、第（ｎ−１）番目か
ら第１番目の反応容器に至る各反応容器から温熱を得る
ようにしたことを特徴とするヒートポンプ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25203283A JPS60140066A (ja) | 1983-12-27 | 1983-12-27 | ヒ−トポンプ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25203283A JPS60140066A (ja) | 1983-12-27 | 1983-12-27 | ヒ−トポンプ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60140066A true JPS60140066A (ja) | 1985-07-24 |
| JPH0220910B2 JPH0220910B2 (ja) | 1990-05-11 |
Family
ID=17231632
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25203283A Granted JPS60140066A (ja) | 1983-12-27 | 1983-12-27 | ヒ−トポンプ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60140066A (ja) |
-
1983
- 1983-12-27 JP JP25203283A patent/JPS60140066A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0220910B2 (ja) | 1990-05-11 |
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