JPS61285357A - ヒ−トポンプ装置 - Google Patents
ヒ−トポンプ装置Info
- Publication number
- JPS61285357A JPS61285357A JP12653285A JP12653285A JPS61285357A JP S61285357 A JPS61285357 A JP S61285357A JP 12653285 A JP12653285 A JP 12653285A JP 12653285 A JP12653285 A JP 12653285A JP S61285357 A JPS61285357 A JP S61285357A
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- JP
- Japan
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- hydrogen
- inlet
- heat
- container
- outlet pipe
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- Pending
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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】
産業上の利用分野
本発明は金属水素化物と水素との吸熱作用及び発熱作用
を利用したヒートポンプ装置に関する。
を利用したヒートポンプ装置に関する。
従来の技術
一般に水素吸蔵合金は水素を吸蔵し、金属水素化物を作
ることができる。したがって、金属水素化物は水素を吸
蔵しうる金属（称して水素吸蔵合金ともいう）と同意語
に解釈されている。この場合、金属の単位重量当）よシ
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、金属水素化物よシ水素を放出する過
程は吸熱反応であシ、逆に水素を吸蔵する過程は発熱反
応である。しかも、この水素吸蔵と放出反応が可逆的に
進行するので、この原理を用いたヒートポンプ装置が提
案されている（たとえば特公昭５８−１９９５６号公報
）。
ることができる。したがって、金属水素化物は水素を吸
蔵しうる金属（称して水素吸蔵合金ともいう）と同意語
に解釈されている。この場合、金属の単位重量当）よシ
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、金属水素化物よシ水素を放出する過
程は吸熱反応であシ、逆に水素を吸蔵する過程は発熱反
応である。しかも、この水素吸蔵と放出反応が可逆的に
進行するので、この原理を用いたヒートポンプ装置が提
案されている（たとえば特公昭５８−１９９５６号公報
）。
これらのヒートポンプ装置に用いる反応容器として、第
６図に示す構成が考えられ、また発生した熱を効率よく
外部に取シ出すために、熱媒体を流通させる方法が採用
されている。すなわち、水素吸蔵合金３２．３３をそれ
ぞれ内蔵した長尺状容器ＸとＦを自動弁３４を介して水
素流通管３６で連結し、各々の外管容器３６．３７を断
熱材３７．３８で包囲する。熱媒体は外管容器と内管容
器間の空間部４０．４１を流れ、その出入口はすべて両
容器とも両性側管の末端に出入口４２゜４３と４４．４
５を設け、容器の１方の末端から他方の末端へ熱媒体が
流れる構成となっている。
６図に示す構成が考えられ、また発生した熱を効率よく
外部に取シ出すために、熱媒体を流通させる方法が採用
されている。すなわち、水素吸蔵合金３２．３３をそれ
ぞれ内蔵した長尺状容器ＸとＦを自動弁３４を介して水
素流通管３６で連結し、各々の外管容器３６．３７を断
熱材３７．３８で包囲する。熱媒体は外管容器と内管容
器間の空間部４０．４１を流れ、その出入口はすべて両
容器とも両性側管の末端に出入口４２゜４３と４４．４
５を設け、容器の１方の末端から他方の末端へ熱媒体が
流れる構成となっている。
この従来の熱媒体を流通する構造では、熱媒体の温度分
布の不均一性によって水素吸蔵側の発熱量を効率よ〈熱
媒体に伝達しにくい。また同様に水素放出側の吸熱量を
も効率よく熱媒に吸収しにくい。したがって、水素吸蔵
合金と水素との反応熱を十分数シ出せないために、ヒー
トポンプ装置などを構成すると加熱、冷却能力が低下す
る。
布の不均一性によって水素吸蔵側の発熱量を効率よ〈熱
媒体に伝達しにくい。また同様に水素放出側の吸熱量を
も効率よく熱媒に吸収しにくい。したがって、水素吸蔵
合金と水素との反応熱を十分数シ出せないために、ヒー
トポンプ装置などを構成すると加熱、冷却能力が低下す
る。
発明が解決しようとする問題点
従来の熱媒体を流通する構造において、水素吸蔵側の発
熱量を熱媒体に伝達する場合、一定流量で熱媒体を供給
する側での熱媒体の温度と出口側の温度を比較すると、
入口側の熱媒温度より出口側の熱媒温度が高くなシ、出
口側に存在している水素吸蔵合金への水素の吸蔵速度が
低下し、必然的に水素平衡解離圧力の高い方からの水素
放出とすれば、冷却速度も下がり、冷却効率の低下につ
ながると同時に水素放出側においても同様な現象が発生
する。すなわち、水素放出側の吸熱量を熱媒体で吸収す
る場合、一定流量で熱媒体を供給する側での熱媒体の温
度と出口側の温度を比較すると、入口側の熱媒温度よシ
出ロ側の熱媒温度が低くなシ、出口側に存在している水
素吸蔵合金の温度が下がシ過ぎて一時的に水素の放出速
度を抑制する作用をする（一種の過冷却現象）。このよ
うに両者間での水素移動量が抑制されると所期の目的で
あるヒートポンプを効率よく動作させることが困難とな
る。
熱量を熱媒体に伝達する場合、一定流量で熱媒体を供給
する側での熱媒体の温度と出口側の温度を比較すると、
入口側の熱媒温度より出口側の熱媒温度が高くなシ、出
口側に存在している水素吸蔵合金への水素の吸蔵速度が
低下し、必然的に水素平衡解離圧力の高い方からの水素
放出とすれば、冷却速度も下がり、冷却効率の低下につ
ながると同時に水素放出側においても同様な現象が発生
する。すなわち、水素放出側の吸熱量を熱媒体で吸収す
る場合、一定流量で熱媒体を供給する側での熱媒体の温
度と出口側の温度を比較すると、入口側の熱媒温度よシ
出ロ側の熱媒温度が低くなシ、出口側に存在している水
素吸蔵合金の温度が下がシ過ぎて一時的に水素の放出速
度を抑制する作用をする（一種の過冷却現象）。このよ
うに両者間での水素移動量が抑制されると所期の目的で
あるヒートポンプを効率よく動作させることが困難とな
る。
そこで、本発明は一定流量を両容器内に流通しても、容
器内の熱媒体に温度差が殆んどなく、水素の移動が効率
よく進行し所期の目的の加熱、冷却温度が得られるヒー
トポンプ装置を提供することを目的としている。
器内の熱媒体に温度差が殆んどなく、水素の移動が効率
よく進行し所期の目的の加熱、冷却温度が得られるヒー
トポンプ装置を提供することを目的としている。
問題点を解決するための手段
本発明は上記問題点を解決するため、水素平衡解離圧力
の異なる２種類の水素吸蔵合金又は水素化物（高い圧力
側ム・Ｃ９低い圧力側Ｂ、Ｄ）を内蔵する長尺状の内管
容器を水素流通管を介して連結し、この内管容器の外側
に断熱材で包囲した外管容器を設け、前記内管容器と外
管容器と、の間には熱媒体を通過させる空間部をそれぞ
れ設け、前記外管容器の両端部に第１の出入口管を、中
央部に第２の出入口管をそれぞれ設け、熱媒体を流通さ
せることによシ熱媒体を第１の出入口管から第２の出入
口管に、もしくは第２の出入口管から第１の出入口管に
導く構成とし、水素の放出側で冷却媒体、水素の吸蔵側
で加熱媒体を効率よく得るようにしたものである。
の異なる２種類の水素吸蔵合金又は水素化物（高い圧力
側ム・Ｃ９低い圧力側Ｂ、Ｄ）を内蔵する長尺状の内管
容器を水素流通管を介して連結し、この内管容器の外側
に断熱材で包囲した外管容器を設け、前記内管容器と外
管容器と、の間には熱媒体を通過させる空間部をそれぞ
れ設け、前記外管容器の両端部に第１の出入口管を、中
央部に第２の出入口管をそれぞれ設け、熱媒体を流通さ
せることによシ熱媒体を第１の出入口管から第２の出入
口管に、もしくは第２の出入口管から第１の出入口管に
導く構成とし、水素の放出側で冷却媒体、水素の吸蔵側
で加熱媒体を効率よく得るようにしたものである。
作用
本発明は水素平衡解離圧力の丙なる水素吸蔵合金（水素
化物）を各々内蔵する１組の長尺状容器が水素流通管で
連結され、これら容器内に熱媒体を一方端のみからでは
なく両端側と中央部側に各々出入口管を設けて、長尺状
容器内を流れる熱媒の温度分布を小さくして、水素の移
動をよシ早くすることができ、熱媒流量を著しく大きく
しなくとも所定の温度（加熱、冷却）を得ることができ
る。
化物）を各々内蔵する１組の長尺状容器が水素流通管で
連結され、これら容器内に熱媒体を一方端のみからでは
なく両端側と中央部側に各々出入口管を設けて、長尺状
容器内を流れる熱媒の温度分布を小さくして、水素の移
動をよシ早くすることができ、熱媒流量を著しく大きく
しなくとも所定の温度（加熱、冷却）を得ることができ
る。
実施例
本発明の構成について詳細に説明する。
第１図、第２図、第３図は本発明のヒートポンプ装置の
構成を示す。
構成を示す。
第１図において、水素平衡解離圧力の異なる水素吸蔵合
金１と２を内蔵する内管容器３と４を自動バルブ６など
を介して水素流通管らで連結し、内管容器３，４の外側
には断熱材７，８で包囲された外管容器９．１０が配置
され、内管容器３゜４と外管容器９，１０の間には熱媒
体の流通路１１．１２がある。そして、水素流通管６で
連結されている。容器ムと容器Ｂの第１の出入口管１３
．１４と１５．１６は容器の両端部に、また中央部側に
第２の１７．１８が設けである。熱媒体の入口が１３．
１４の時、出口は１７である。入口が１８の時、出口は
１５．１６と枝分れして熱媒体が流れる構成となってい
る。
金１と２を内蔵する内管容器３と４を自動バルブ６など
を介して水素流通管らで連結し、内管容器３，４の外側
には断熱材７，８で包囲された外管容器９．１０が配置
され、内管容器３゜４と外管容器９，１０の間には熱媒
体の流通路１１．１２がある。そして、水素流通管６で
連結されている。容器ムと容器Ｂの第１の出入口管１３
．１４と１５．１６は容器の両端部に、また中央部側に
第２の１７．１８が設けである。熱媒体の入口が１３．
１４の時、出口は１７である。入口が１８の時、出口は
１５．１６と枝分れして熱媒体が流れる構成となってい
る。
第２図は熱媒体の出入口が中央部側に設けてある時、複
数にさらに枝分れさせて熱媒体の供給と排出を行なう例
である。中央部側の出入口をさらに枝分れした出入口１
９を設けた場合である。
数にさらに枝分れさせて熱媒体の供給と排出を行なう例
である。中央部側の出入口をさらに枝分れした出入口１
９を設けた場合である。
第３図は水素吸蔵合金を第４図に示すような多管容器に
内蔵した場合である。自動パルプ２８を介して多枝型の
水素流通管２６．２７でもって各々の容器０．Ｄが連結
され容器Ｃの両端側の出入口２０．２１と中央部側の出
入口２４が設けてあり、容器りにも両端側の出入口２２
．２３と中央部側の出入口２６が設けである。容器Ｃの
ａ−ａ’断面（第４図）において、多管容器２９を内蔵
する外管容器３ｏと熱媒体の流通する部分３１があり、
外管容器周囲には断熱材３２で構成されている。熱媒体
はすべて１方の供給口から入シ他方の排出口よシ出る。
内蔵した場合である。自動パルプ２８を介して多枝型の
水素流通管２６．２７でもって各々の容器０．Ｄが連結
され容器Ｃの両端側の出入口２０．２１と中央部側の出
入口２４が設けてあり、容器りにも両端側の出入口２２
．２３と中央部側の出入口２６が設けである。容器Ｃの
ａ−ａ’断面（第４図）において、多管容器２９を内蔵
する外管容器３ｏと熱媒体の流通する部分３１があり、
外管容器周囲には断熱材３２で構成されている。熱媒体
はすべて１方の供給口から入シ他方の排出口よシ出る。
また入口と出口を配管で熱交換器を介して接続すれば循
環系としても利用できる。
環系としても利用できる。
熱媒体を水素吸蔵合金の働きによって加熱したり、冷却
する事によシ、加熱媒体を給湯、暖房に、また冷却媒体
を冷水、冷房に利用することができる。
する事によシ、加熱媒体を給湯、暖房に、また冷却媒体
を冷水、冷房に利用することができる。
ここで、水素吸蔵合金の一例として高圧用（ム、Ｃ容器
） ： ＴｉＭｎ１．５Ｈｚ 、低圧用（Ｂ−Ｄ容器）
： Ｔｉ（１，６Ｚｒｇ、４Ｍｎ１．９Ｃｕｇ、ＩＨｚ
を用いた。両合金の温度と圧力の関係はつぎの通シであ
る。
） ： ＴｉＭｎ１．５Ｈｚ 、低圧用（Ｂ−Ｄ容器）
： Ｔｉ（１，６Ｚｒｇ、４Ｍｎ１．９Ｃｕｇ、ＩＨｚ
を用いた。両合金の温度と圧力の関係はつぎの通シであ
る。
ＴｉＭｎＨ０５Ｈｘ ： ７℃−６気圧（放出）４０℃
−１８気圧（吸蔵） Ｔｉｇ、６ＺｒＯ，４Ｍｎ１．ｐｃｕｏ、ＩＨｘ ：４
０℃−２気圧（吸蔵） １４０ｔＸ−２５Ｓ気圧（放出） 加熱源としてガス燃焼で加熱した熱媒体（オイル）を用
いて、まず低圧用（Ｂ、Ｄ）を加熱し、１４０℃の温度
まで上昇させ、水素を高圧用（ム・Ｂ）に圧力差（２６
気圧−１８気圧）で移動させ、高圧用の温度を４０℃で
保持し、ついで高圧用（ム・Ｃ）から圧力差（６気圧−
２気圧）で低圧用（Ｂ、Ｄ）に水素を移動、温度を放出
側で約７℃。
−１８気圧（吸蔵） Ｔｉｇ、６ＺｒＯ，４Ｍｎ１．ｐｃｕｏ、ＩＨｘ ：４
０℃−２気圧（吸蔵） １４０ｔＸ−２５Ｓ気圧（放出） 加熱源としてガス燃焼で加熱した熱媒体（オイル）を用
いて、まず低圧用（Ｂ、Ｄ）を加熱し、１４０℃の温度
まで上昇させ、水素を高圧用（ム・Ｂ）に圧力差（２６
気圧−１８気圧）で移動させ、高圧用の温度を４０℃で
保持し、ついで高圧用（ム・Ｃ）から圧力差（６気圧−
２気圧）で低圧用（Ｂ、Ｄ）に水素を移動、温度を放出
側で約７℃。
吸蔵側で約４０℃で保持するように構成した。同様な操
作を数回性ない、従来型と比較した。
作を数回性ない、従来型と比較した。
使用した合金量は’ＴｉＭｎ １，５ ： ２．５ ｋ
ｑ 、τｉ０，６Ｚｒ０，４Ｍｎ１，９ｃｕＱ、１ ：
３．Ｏｋｑである。
ｑ 、τｉ０，６Ｚｒ０，４Ｍｎ１，９ｃｕＱ、１ ：
３．Ｏｋｑである。
τ１Ｍｎ１．５合金の有効水素移動量の計算値に対して
、実際に得られた熱量の比率で比較した。すなわち、τ
１Ｍｎ１．５合金とＴｉＱ、６Ｚｒ（，４Ｍｎ１．ｐｃ
ｔｌＱ、１合金の水素平衡圧力特性からの有効熱量を１
ｏｏとした時、従来型２本願型ムーＢ型、Ｏ−Ｄ型につ
いて冷却出力において比較した。その結果を表に示す。
、実際に得られた熱量の比率で比較した。すなわち、τ
１Ｍｎ１．５合金とＴｉＱ、６Ｚｒ（，４Ｍｎ１．ｐｃ
ｔｌＱ、１合金の水素平衡圧力特性からの有効熱量を１
ｏｏとした時、従来型２本願型ムーＢ型、Ｏ−Ｄ型につ
いて冷却出力において比較した。その結果を表に示す。
表 効率の比較例
従来型のヒートポンプ装置では有効熱量に対して６０％
の熱量しか取得出来なかった。これに対して本願型のヒ
ートポンプ装置では五−Ｂ型で１．３倍（単管型容器）
、Ｏ−Ｄ型で１．６倍（多管型容器）の熱量が取り出せ
た。その取得量の向上分だけヒートポンプ装置の効率が
よくなっている。
の熱量しか取得出来なかった。これに対して本願型のヒ
ートポンプ装置では五−Ｂ型で１．３倍（単管型容器）
、Ｏ−Ｄ型で１．６倍（多管型容器）の熱量が取り出せ
た。その取得量の向上分だけヒートポンプ装置の効率が
よくなっている。
従来型では水素吸蔵側（ト）容器内の熱媒体の温度分布
が大きく、とくに容器の出口側の温度が４０℃以上とな
り、水素吸蔵圧力が上昇し、水素吸蔵量が減少し、さら
にはその吸蔵速度も早く低下するために冷却出力が低く
なっている。
が大きく、とくに容器の出口側の温度が４０℃以上とな
り、水素吸蔵圧力が上昇し、水素吸蔵量が減少し、さら
にはその吸蔵速度も早く低下するために冷却出力が低く
なっている。
これに対して、本願型では水素吸蔵側（Ｂ、Ｄ）容器内
の熱媒体の温度分布が小さく、容器内を流れる熱媒体の
温度変化も少なく、とくに水素吸蔵圧力が高くなる部分
も少なく、水素吸蔵も効率よく進行し、冷却出力も高く
なっている。とくに多管型容器の方が単管型容器よシ優
れている。熱媒体に触れる表面積が大きいため熱伝達が
優れているために前者の方が性能がよい。
の熱媒体の温度分布が小さく、容器内を流れる熱媒体の
温度変化も少なく、とくに水素吸蔵圧力が高くなる部分
も少なく、水素吸蔵も効率よく進行し、冷却出力も高く
なっている。とくに多管型容器の方が単管型容器よシ優
れている。熱媒体に触れる表面積が大きいため熱伝達が
優れているために前者の方が性能がよい。
水素流通路には水素吸蔵合金の流出を防止するためにフ
ィルターや、自動停止、動作のための自動バルブが介在
しているとさらに取扱いが容易となる。ここではヒート
ポンプ装置の１組について述べたが、複数個用いて冷却
出力を上げる事も出来るし、交互に用いると連結して冷
却出力が得ら □れる。
ィルターや、自動停止、動作のための自動バルブが介在
しているとさらに取扱いが容易となる。ここではヒート
ポンプ装置の１組について述べたが、複数個用いて冷却
出力を上げる事も出来るし、交互に用いると連結して冷
却出力が得ら □れる。
発明の効果
水素吸蔵合金を内蔵した容器内を流れる熱媒体の温度調
整が効率よく出来るために、大きく熱量が取得できるヒ
ートポンプ装置である。それだけ加熱、冷却能力が優れ
ていることになる。
整が効率よく出来るために、大きく熱量が取得できるヒ
ートポンプ装置である。それだけ加熱、冷却能力が優れ
ていることになる。
第１図は本発明の一実施例によるヒートポンプ装置の構
成を示す一部断面図、第２図は本発明の第２の実施例に
よる同装置の構成図、第３図は本発明の第３の実施例に
よる同装置の構成図、第４図は第３図の■−ＩＶ線断面
図、第６図は従来のヒートポンプ装置の構成を示す一部
断面図である。 ３．４・・・・・・内管容器、９．１０・・・・・・外
管容器、１１．１２・・・・・・流通路（空間部）、１
３，１４゜１５．１６・・・・・・第１の出入口管、１
７．１８・・・・・・第２の出入口管。
成を示す一部断面図、第２図は本発明の第２の実施例に
よる同装置の構成図、第３図は本発明の第３の実施例に
よる同装置の構成図、第４図は第３図の■−ＩＶ線断面
図、第６図は従来のヒートポンプ装置の構成を示す一部
断面図である。 ３．４・・・・・・内管容器、９．１０・・・・・・外
管容器、１１．１２・・・・・・流通路（空間部）、１
３，１４゜１５．１６・・・・・・第１の出入口管、１
７．１８・・・・・・第２の出入口管。
Claims (1)
- 水素平衡圧力の異なる２種類の水素吸蔵合金又は水素化
物をそれぞれ内蔵する長尺状の内管容器を水素流通管を
介して連結し、これらの内管容器の外側に断熱材で包囲
した外管容器を設け、前記内管容器と前記外管容器との
間には熱媒体を通過させる空間部をそれぞれ設け、前記
外管容器の両端部に第１の出入口管を、中央部に第２の
出入口管をそれぞれ設け、熱媒体を第１の出入口管から
第２の出入口管に、もしくは第２の出入口管から第１の
出入口管に導く構成とし、水素の放出側で冷却媒体、水
素の吸蔵側で加熱媒体をそれぞれ得るようにしたヒート
ポンプ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12653285A JPS61285357A (ja) | 1985-06-11 | 1985-06-11 | ヒ−トポンプ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12653285A JPS61285357A (ja) | 1985-06-11 | 1985-06-11 | ヒ−トポンプ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61285357A true JPS61285357A (ja) | 1986-12-16 |
Family
ID=14937532
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12653285A Pending JPS61285357A (ja) | 1985-06-11 | 1985-06-11 | ヒ−トポンプ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61285357A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03191267A (ja) * | 1989-03-01 | 1991-08-21 | Sanyo Electric Co Ltd | 接触吸熱、放熱装置 |
| US5469913A (en) * | 1992-12-18 | 1995-11-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Vehicle using hydrogen absorbing alloys |
-
1985
- 1985-06-11 JP JP12653285A patent/JPS61285357A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03191267A (ja) * | 1989-03-01 | 1991-08-21 | Sanyo Electric Co Ltd | 接触吸熱、放熱装置 |
| US5469913A (en) * | 1992-12-18 | 1995-11-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Vehicle using hydrogen absorbing alloys |
| US5571251A (en) * | 1992-12-18 | 1996-11-05 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Vehicle using hydrogen absorbing alloys |
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