JPS61119955A - 冷暖房装置 - Google Patents
冷暖房装置Info
- Publication number
- JPS61119955A JPS61119955A JP23986684A JP23986684A JPS61119955A JP S61119955 A JPS61119955 A JP S61119955A JP 23986684 A JP23986684 A JP 23986684A JP 23986684 A JP23986684 A JP 23986684A JP S61119955 A JPS61119955 A JP S61119955A
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- JP
- Japan
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- hydrogen
- metal
- compressor
- heating
- heat exchanger
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- Pending
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- Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
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】
産業上の利用分野
本発明は金属水素化物の吸熱作用および発熱作用を利用
した冷暖房装置に関する。
した冷暖房装置に関する。
従来例の構成とその問題点
一般に金属単体または合金（以下、単に金属という）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。
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、吸熱過程
であり、逆に水素を吸蔵する過程は、発熱過程である。
であり、逆に水素を吸蔵する過程は、発熱過程である。
すなわち。
吸蔵
（Ｍは金属単体または合金を示す）
なる関係がある。
ここで、金属（Ｍ）に対して水素雰囲気圧力を高くする
かまたは雰囲気温度を低くすれば、水素を吸蔵しやすく
なる（前式の左向き反応）。また。
かまたは雰囲気温度を低くすれば、水素を吸蔵しやすく
なる（前式の左向き反応）。また。
金属水素化物（ＭＨ）に対して水素雰囲気圧力を低くす
るかまだは雰囲気温度を高くすれば、水素を放出しやす
くなる（前式の右向き反応）。この水素吸蔵と放出の条
件が逆作用でしかも反応が可逆的に進行するので、この
原理を用いた冷暖房装置が提案されている。
るかまだは雰囲気温度を高くすれば、水素を放出しやす
くなる（前式の右向き反応）。この水素吸蔵と放出の条
件が逆作用でしかも反応が可逆的に進行するので、この
原理を用いた冷暖房装置が提案されている。
この冷暖房装置は金属水素化物を内蔵させた２つの熱交
換型金楓容器間に圧縮機（又はポツプ）を設け、前記圧
縮機により水素の流れを繰り返し反転させ、金属水素化
物から水素が放出過程にある金属容器を介して冷房し、
金属に水素が吸蔵過程にある金属容器を介して暖房する
。したがって、すべて圧縮機の動作でのみ水素の移動を
行なっているために、圧縮機に消費される富力が多く、
この装置の省エネルギー化が望まれていた。
換型金楓容器間に圧縮機（又はポツプ）を設け、前記圧
縮機により水素の流れを繰り返し反転させ、金属水素化
物から水素が放出過程にある金属容器を介して冷房し、
金属に水素が吸蔵過程にある金属容器を介して暖房する
。したがって、すべて圧縮機の動作でのみ水素の移動を
行なっているために、圧縮機に消費される富力が多く、
この装置の省エネルギー化が望まれていた。
発明の目的
本発明は冷暖房能力を低下させることなく、圧縮機の動
作時間を短縮する事により、省エネルギー化を図り、上
記問題点を解消する金属水素化物を用いた冷暖房装置を
提供するものである。
作時間を短縮する事により、省エネルギー化を図り、上
記問題点を解消する金属水素化物を用いた冷暖房装置を
提供するものである。
発明の構成
本発明は平衡圧力の異なる２種類以上の金属水素化物を
それぞれ内蔵する２個以上の金属容器と、前記金属容器
に設けた熱交換器と、前記熱交換器に熱媒体循環器（ポ
ンプ、送風機など）、媒体流路切換器を介して連通して
いる室内用熱交換器とを備え、前記金属容器を自動弁と
圧縮機又は高圧ポンプを並列に介して連結し、前記圧縮
機又は高圧ポンプの駆動時に水素平衡圧力の低い金属水
素化物から水素を放出させ、水素平衡圧力の高い金属水
素化物に水素を吸蔵させる過程と、停止時に圧力差で逆
方向の水素移動をさせる過程とを交互に行なわせ、両方
の過程から得られる低温と高温を熱源として冷房と暖房
機能を発揮させる構成とした金属水素化物を用いた冷暖
房装置である。
それぞれ内蔵する２個以上の金属容器と、前記金属容器
に設けた熱交換器と、前記熱交換器に熱媒体循環器（ポ
ンプ、送風機など）、媒体流路切換器を介して連通して
いる室内用熱交換器とを備え、前記金属容器を自動弁と
圧縮機又は高圧ポンプを並列に介して連結し、前記圧縮
機又は高圧ポンプの駆動時に水素平衡圧力の低い金属水
素化物から水素を放出させ、水素平衡圧力の高い金属水
素化物に水素を吸蔵させる過程と、停止時に圧力差で逆
方向の水素移動をさせる過程とを交互に行なわせ、両方
の過程から得られる低温と高温を熱源として冷房と暖房
機能を発揮させる構成とした金属水素化物を用いた冷暖
房装置である。
実施例の説明
以下、本発明の実施例について図面とともに説明する。
第１図は本実施例の冷暖房サイクル（水素平衡圧一温度
特性）を示す。第２図は第１図の基本サイクルを実現す
る冷暖房装置を示す。第３図は同冷暖房装置の熱媒体流
路切換器の構造を示す。
特性）を示す。第２図は第１図の基本サイクルを実現す
る冷暖房装置を示す。第３図は同冷暖房装置の熱媒体流
路切換器の構造を示す。
金属容器１に水素平衡圧力の低い金属水素化物（ＭＨｌ
）２を内蔵し、金属容器３には水素平衡圧力の高い金属
水素化物（ＭＨ２）４を内蔵している。容器内部の空気
は窒素ガスで置換後水素ガスで更に置換し、金属容器１
にのみ水素が飽和状態になるように水素供給口６より供
給し、バルブ６を閉じて、完全密閉型とした。次にバル
ブ７を開き、圧縮機８を動作させ、金属容器１内を減圧
にすると同時に、金属容器３内を加圧状態にする。
）２を内蔵し、金属容器３には水素平衡圧力の高い金属
水素化物（ＭＨ２）４を内蔵している。容器内部の空気
は窒素ガスで置換後水素ガスで更に置換し、金属容器１
にのみ水素が飽和状態になるように水素供給口６より供
給し、バルブ６を閉じて、完全密閉型とした。次にバル
ブ７を開き、圧縮機８を動作させ、金属容器１内を減圧
にすると同時に、金属容器３内を加圧状態にする。
この時、水素は通路９、一方弁１ｏを通して、金属容器
１から金属容器３に向って流れ、金属水素化物（Ｍｆ（
１）２から放出した水素は金属水素化物（ＭＨ２）４に
吸蔵される。この過程で、金属容器１内の温度が低下す
る。この過程は第１図のＤ−Ａ−Ｂに相当し、金属容器
１内の温度はＡ点の温度（ＴＬ）まで下がる。この低下
した温度を金属容器１内の熱交換器１１より冷媒流路Ｉ
ＩＩ−ＩＶを通って室内用熱交換器１２に熱媒体切換器
１３、媒体循環器１４で熱搬送し、送風機１５により室
内に送り、室内を冷房する。送風機１５の風量５１７１
’／ｍ ｉ ｎ以下で、出口温度は室温より約１０’Ｃ
低下する。一方、金属容器３内温度は、金属水素化物（
ＭＨ２）４が水素を吸蔵するために上昇する。
１から金属容器３に向って流れ、金属水素化物（Ｍｆ（
１）２から放出した水素は金属水素化物（ＭＨ２）４に
吸蔵される。この過程で、金属容器１内の温度が低下す
る。この過程は第１図のＤ−Ａ−Ｂに相当し、金属容器
１内の温度はＡ点の温度（ＴＬ）まで下がる。この低下
した温度を金属容器１内の熱交換器１１より冷媒流路Ｉ
ＩＩ−ＩＶを通って室内用熱交換器１２に熱媒体切換器
１３、媒体循環器１４で熱搬送し、送風機１５により室
内に送り、室内を冷房する。送風機１５の風量５１７１
’／ｍ ｉ ｎ以下で、出口温度は室温より約１０’Ｃ
低下する。一方、金属容器３内温度は、金属水素化物（
ＭＨ２）４が水素を吸蔵するために上昇する。
この温度は第１図のＭＨ２のＢ点の温度（ＴＭ）に相当
する。この上昇した温度を金属容器３内の熱交換器１６
より熱媒体流路！−ｎを通って室内用熱交換器１アに熱
媒体切換器１３、媒体循環器１８で熱搬送し、送風機１
９により室内に送り、室内の暖房に利用する。夏期には
この温風は屋外に放出し、冬期に温風を暖房用として使
用することができる。金属水素化物（Ｍｋ（１）２の含
有水素が枯渇状態に近くなると、金属水素化物（ＭＨ２
）４は水素を飽和状態まで吸蔵する。この時点でバルブ
７を閉じ、圧縮器８を停止する。熱媒体の温度差が小さ
くなった所で温度や、圧力を検知して自動弁２０が動作
し、開状態となる。水素は金属水素化物（ＭＨ２）４か
ら金属水素化物（ＭＭｌ）２に向って、水素流管２１を
通って逆流し、水素が飽和状態の金属水素化物（ＭＨ２
）４から放出して枯渇状態の金属水素化物（ｋｉＭｌ
）２に吸蔵される。
する。この上昇した温度を金属容器３内の熱交換器１６
より熱媒体流路！−ｎを通って室内用熱交換器１アに熱
媒体切換器１３、媒体循環器１８で熱搬送し、送風機１
９により室内に送り、室内の暖房に利用する。夏期には
この温風は屋外に放出し、冬期に温風を暖房用として使
用することができる。金属水素化物（Ｍｋ（１）２の含
有水素が枯渇状態に近くなると、金属水素化物（ＭＨ２
）４は水素を飽和状態まで吸蔵する。この時点でバルブ
７を閉じ、圧縮器８を停止する。熱媒体の温度差が小さ
くなった所で温度や、圧力を検知して自動弁２０が動作
し、開状態となる。水素は金属水素化物（ＭＨ２）４か
ら金属水素化物（ＭＭｌ）２に向って、水素流管２１を
通って逆流し、水素が飽和状態の金属水素化物（ＭＨ２
）４から放出して枯渇状態の金属水素化物（ｋｉＭｌ
）２に吸蔵される。
この過程では、前過程と全ぐ逆の事を行なうために、金
属容器３内の温度が低下し、金属容器１内の温度が上昇
する。っこの過程は第１図のＢ−Ｃ−Ｄに相当し、金属
容器３内の温度は０点の温度（ＴＬ）まで下がる。この
低Σしまた温度を金朗容器３内の熱交換器１６より室内
用熱交換器１２に熱媒体切換器１３、媒体循環器１４で
熱搬送し、送風機１６により室内に送り、室内を冷房す
る。
属容器３内の温度が低下し、金属容器１内の温度が上昇
する。っこの過程は第１図のＢ−Ｃ−Ｄに相当し、金属
容器３内の温度は０点の温度（ＴＬ）まで下がる。この
低Σしまた温度を金朗容器３内の熱交換器１６より室内
用熱交換器１２に熱媒体切換器１３、媒体循環器１４で
熱搬送し、送風機１６により室内に送り、室内を冷房す
る。
ここで、熱媒体流路は熱媒体切換器１３により１−ＩＶ
に切換わっており、低温媒体は冷房専用の熱交換器２に
自動的に流れる。
に切換わっており、低温媒体は冷房専用の熱交換器２に
自動的に流れる。
一方、全極容器１内温度は水素を吸蔵するために上昇す
る。この温度は第１図のＭＨｌのＤ点の温度（ＴＭ）に
相当する。この上昇した温度を金属容器１内の熱交換器
１１より熱媒体流路■−■を通って室内用熱交換器１了
に熱媒体切換器１３、媒体循環器１８で熱搬送し、送風
機１９により室内に送り、室内の暖房に利用する。送風
機の風量５ ｉ／ｍ ｉ ｎ以下で、出口温度は室温よ
り約１０’Ｃ上昇する。
る。この温度は第１図のＭＨｌのＤ点の温度（ＴＭ）に
相当する。この上昇した温度を金属容器１内の熱交換器
１１より熱媒体流路■−■を通って室内用熱交換器１了
に熱媒体切換器１３、媒体循環器１８で熱搬送し、送風
機１９により室内に送り、室内の暖房に利用する。送風
機の風量５ ｉ／ｍ ｉ ｎ以下で、出口温度は室温よ
り約１０’Ｃ上昇する。
今、実施例で使用した水素平衡圧力の異なる金属水素化
物（水素吸蔵する前は合金である。）として、水素平衡
圧力の高い金属水素化物の１例とし７てＴ Ｉ Ｍｎ１
．ｃｓＨ２，□になる合金を１５に？用い、水素平衡圧
力の低い金属水素化物の１例としてＬａＮｔ６Ｈ６，に
なる合金を１５に？用いた。
物（水素吸蔵する前は合金である。）として、水素平衡
圧力の高い金属水素化物の１例とし７てＴ Ｉ Ｍｎ１
．ｃｓＨ２，□になる合金を１５に？用い、水素平衡圧
力の低い金属水素化物の１例としてＬａＮｔ６Ｈ６，に
なる合金を１５に？用いた。
Ｔ Ｉ Ｍ ｎ １．ｓの熱量は５３１ａｌ ／ＫＰ、
ＬａＮｉ５のＰＭ＃！／′ｉ５４ ｋａｌ ／Ｋｐで
あるから、１回の動作で７９５ｍ１＋８１０７＝１６０
５１ａｌの熱量が得られる。熱効率を８Ｑ％とすると１
２８４ｈ！の熱量を有する事になる。この過程を１時間
に２サイクル行ない、２５６８７／ｈ能力の冷暖房装置
が得られる。
ＬａＮｉ５のＰＭ＃！／′ｉ５４ ｋａｌ ／Ｋｐで
あるから、１回の動作で７９５ｍ１＋８１０７＝１６０
５１ａｌの熱量が得られる。熱効率を８Ｑ％とすると１
２８４ｈ！の熱量を有する事になる。この過程を１時間
に２サイクル行ない、２５６８７／ｈ能力の冷暖房装置
が得られる。
熱媒体切換器１３は例えば第３図に示すように、金属容
器内の熱量を効率よく、室内の冷房、暖房用に熱搬送を
行なうものである。実線Ａは冷房用へ、実線Ｂは暖房用
へ、熱媒体が循環している。
器内の熱量を効率よく、室内の冷房、暖房用に熱搬送を
行なうものである。実線Ａは冷房用へ、実線Ｂは暖房用
へ、熱媒体が循環している。
一方、熱媒体切換器１３によって、実線へから点線を通
って熱交換器１１を通って、また実線Ａにもどる暖房流
路と、実線Ｂから点線を通って熱交換器１６を通って、
また実線１３にもどる冷房流路が構成されている。
って熱交換器１１を通って、また実線Ａにもどる暖房流
路と、実線Ｂから点線を通って熱交換器１６を通って、
また実線１３にもどる冷房流路が構成されている。
この熱媒体切換器１３によって、金橢容器内の温度が上
昇と低下をくりかえしても、上昇温度は暖房専用機とし
て、低温は冷房専用機として利用出来るために、圧縮機
を水素の移動にすべて駆動させなくとも、両者の熱量が
効率よく利用出来る。
昇と低下をくりかえしても、上昇温度は暖房専用機とし
て、低温は冷房専用機として利用出来るために、圧縮機
を水素の移動にすべて駆動させなくとも、両者の熱量が
効率よく利用出来る。
したがって、第１図のＤ−Ａ−ＢのサイクルでＭｆ（１
−ＭＨ２への水素移動にのみ圧縮機を用いて同じ効果を
発揮させる事が出来るので、１サイクル当りの圧縮機８
の消費電力を％に軽減することができる。従来は、出力
８了ＯＷの圧縮機を１時間使用すると８了Ｑｗｈの消費
電力となるが、本実施例では水素の一方方向にのみ圧縮
機８を駆動し、逆流する場合は、単に金属水素化物の圧
力差のみで、圧縮機８を駆動しないので、圧縮機８の、
駆動時間は明らかに！４となり、消費電力は４３５ｗｈ
ですむことになる。しかも、冷・暖房能力は殆んど同じ
であるために大きな省エネルギーになる。また圧縮機８
の長寿命化にもなり、寿命の長い、信頼性の高い冷暖房
装置となる。
−ＭＨ２への水素移動にのみ圧縮機を用いて同じ効果を
発揮させる事が出来るので、１サイクル当りの圧縮機８
の消費電力を％に軽減することができる。従来は、出力
８了ＯＷの圧縮機を１時間使用すると８了Ｑｗｈの消費
電力となるが、本実施例では水素の一方方向にのみ圧縮
機８を駆動し、逆流する場合は、単に金属水素化物の圧
力差のみで、圧縮機８を駆動しないので、圧縮機８の、
駆動時間は明らかに！４となり、消費電力は４３５ｗｈ
ですむことになる。しかも、冷・暖房能力は殆んど同じ
であるために大きな省エネルギーになる。また圧縮機８
の長寿命化にもなり、寿命の長い、信頼性の高い冷暖房
装置となる。
本実施例では熱媒体として液体を用いたが、直接、空気
などの流体を用いてもよい。また金属水素化物の１例と
して、ＴｉＭｎ Ｈ、ＬａＮｉ５１．５ ２．４ Ｈ６，アを適用したが、水素平衡圧力の異なる２種類以
上の金属水素化物であれば、この装置に利用出来る。こ
こで金属水素化物と称して記載しているが、水素を吸蔵
し得る金属（合金）はすべて本発明に含まれる。水素吸
蔵合金は水素を吸蔵すればすべて金属水素化物になるか
らである。
などの流体を用いてもよい。また金属水素化物の１例と
して、ＴｉＭｎ Ｈ、ＬａＮｉ５１．５ ２．４ Ｈ６，アを適用したが、水素平衡圧力の異なる２種類以
上の金属水素化物であれば、この装置に利用出来る。こ
こで金属水素化物と称して記載しているが、水素を吸蔵
し得る金属（合金）はすべて本発明に含まれる。水素吸
蔵合金は水素を吸蔵すればすべて金属水素化物になるか
らである。
なお、冬期には暖房専用として、冷熱は外気に放出する
。夏期には冷房専用として、温水は給湯としても利用で
きる。
。夏期には冷房専用として、温水は給湯としても利用で
きる。
発明の効果
以上のように本発明においては水素平衡圧力の異なる２
種類以上の金属水素化物（水素吸蔵合金）を い、圧縮
機と水素平衡圧力差によって水素の移動を交互に行なわ
せることにより、消費電力の節約になり、省エネルギー
の観点で大きな効果がある。さらに、圧縮機の駆動時間
が３づに短縮されるので装置自体が長寿命化となり、信
頼性や冷・暖房効率の向上もはかれる。
種類以上の金属水素化物（水素吸蔵合金）を い、圧縮
機と水素平衡圧力差によって水素の移動を交互に行なわ
せることにより、消費電力の節約になり、省エネルギー
の観点で大きな効果がある。さらに、圧縮機の駆動時間
が３づに短縮されるので装置自体が長寿命化となり、信
頼性や冷・暖房効率の向上もはかれる。
第１図は金属水素化物の温度（１／Ｔ）と水素平衡圧力
１ ｎ Ｐ Ｈ２の関係を示す特性図、第２図は本発明
の実施例を示す冷暖房装置の概略回路構成図、第３図は
同冷暖房装置の熱媒体切換器の回路構成図である。 １．３・・・・・・金属容器、２，４・・・・・・金属
水素化物、８・・・・・・圧縮機、１１．１２，１６，
１了・・・・・・熱交換器、１３・・・・・・熱媒体切
換器、２０・・・・・・自動弁。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 ７Ｍ ＴＬ ：５ｘＬ、ａ ｆｏｏｏ、〆Ｔ （ｔｏ３に一’
）第２図 ｉｌＭ、Ｉ風 第３図
１ ｎ Ｐ Ｈ２の関係を示す特性図、第２図は本発明
の実施例を示す冷暖房装置の概略回路構成図、第３図は
同冷暖房装置の熱媒体切換器の回路構成図である。 １．３・・・・・・金属容器、２，４・・・・・・金属
水素化物、８・・・・・・圧縮機、１１．１２，１６，
１了・・・・・・熱交換器、１３・・・・・・熱媒体切
換器、２０・・・・・・自動弁。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 ７Ｍ ＴＬ ：５ｘＬ、ａ ｆｏｏｏ、〆Ｔ （ｔｏ３に一’
）第２図 ｉｌＭ、Ｉ風 第３図
Claims (1)
- 水素平衡圧力の異なる２種類以上の金属水素化物をそれ
ぞれ内蔵する２個以上の金属容器と、前記金属容器に設
けた熱交換器と、前記熱交換器に熱媒体循環器、媒体流
路切換器を介して連通している室内用熱交換器とを備え
、前記金属容器を自動弁と圧縮機又は高圧ポンプを並列
に介して連結し、前記圧縮機又は高圧ポンプの駆動時に
水素平衡圧力の低い金属水素化物から水素を放出させ、
水素平衡圧力の高い金属水素化物に水素を吸蔵させる過
程と停止時に圧力差で逆方向の水素移動をさせる過程を
交互に行なわせ両方の過程から得られる低温と高温を熱
源として冷房と暖房機能を発揮させる構成とした冷暖房
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23986684A JPS61119955A (ja) | 1984-11-14 | 1984-11-14 | 冷暖房装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23986684A JPS61119955A (ja) | 1984-11-14 | 1984-11-14 | 冷暖房装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61119955A true JPS61119955A (ja) | 1986-06-07 |
Family
ID=17051045
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23986684A Pending JPS61119955A (ja) | 1984-11-14 | 1984-11-14 | 冷暖房装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61119955A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01155158A (ja) * | 1987-12-14 | 1989-06-19 | Agency Of Ind Science & Technol | 蓄熱式ヒートポンプ |
| JPH01305273A (ja) * | 1988-06-03 | 1989-12-08 | Seijiro Suda | 金属水素化物ヒートポンプ |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5895167A (ja) * | 1981-11-30 | 1983-06-06 | 積水化学工業株式会社 | ヒートポンプ装置の運転方法 |
-
1984
- 1984-11-14 JP JP23986684A patent/JPS61119955A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5895167A (ja) * | 1981-11-30 | 1983-06-06 | 積水化学工業株式会社 | ヒートポンプ装置の運転方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01155158A (ja) * | 1987-12-14 | 1989-06-19 | Agency Of Ind Science & Technol | 蓄熱式ヒートポンプ |
| JPH01305273A (ja) * | 1988-06-03 | 1989-12-08 | Seijiro Suda | 金属水素化物ヒートポンプ |
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