JPS6326832B2 - - Google Patents

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JPS6326832B2
JPS6326832B2 JP19793681A JP19793681A JPS6326832B2 JP S6326832 B2 JPS6326832 B2 JP S6326832B2 JP 19793681 A JP19793681 A JP 19793681A JP 19793681 A JP19793681 A JP 19793681A JP S6326832 B2 JPS6326832 B2 JP S6326832B2
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JP
Japan
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pressure chamber
metal hydride
tape
medium
hydrogen
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JP19793681A
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Japanese (ja)
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JPS5899663A (en
Inventor
Michoshi Nishizaki
Minoru Myamoto
Kazuaki Myamoto
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Sekisui Chemical Co Ltd
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Sekisui Chemical Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金属水素化物を利用したヒートポンプ
装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a heat pump device using metal hydrides.

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
利用した種々のヒートポンプ装置が提案されてい
る。
It is known that certain metals and alloys exothermically absorb hydrogen to form metal hydrides, and that these metal hydrides reversibly and endothermically release hydrogen. Various heat pump devices have been proposed that utilize the characteristics of metal hydrides.

このようなヒートポンプ装置は従来、原理的に
は金属水素化物を熱交換器を兼ねる二つの密閉容
器に充填し、一方の金属水素化物に吸熱的に水素
を放出させ、この水素を他方の金属水素化物に発
熱的に吸蔵させることにより冷熱出力又は温熱出
力を得、上記の過程を金属水素化物について交互
に行なうように構成されている。
Conventionally, in principle, such heat pump devices fill metal hydrides into two closed containers that also serve as heat exchangers, cause one metal hydride to endothermically release hydrogen, and transfer this hydrogen to the other metal hydride. The structure is such that cold or thermal output is obtained by exothermically occluding the metal hydride, and the above process is performed alternately on the metal hydride.

即ち、第1図は従来のヒートポンプ装置におい
て冷熱出力又は温熱出力を得るための第1種サイ
クルを示し、第1の金属水素化物M1Hを高温TH
において加熱して水素を放出させ(点A)、作動
温度領域では同一温度で高い平衡分解圧Pを有す
る第2の金属水素化物M2Hを中温TM(<TH)に
保ちつつ、その平衡分解圧を温度THにおける
M1Hよりも小さくしてM1Hとの間に差圧を生ぜ
しめ、M1Hが放出した水素をこの差圧を利用し
てM2Hに発熱的に吸蔵させる(点B)。次に
M1Hを温度TMに保つと共に、M2Hを低温TL(<
TM)に保ち、温度TLのM2Hの平衡分解圧を温度
TMのM1Hのそれよりも大きくして、M2Hから吸
熱的に水素を放出させ(点D)、この水素をM1H
に発熱的に吸蔵させる(点C)。M1Hを再び温度
THに加熱し、M2Hを温度TMに保てば1サイクル
が完了する。このサイクルにおいて、点Aに駆動
熱源から駆動エネルギーを与え、点B及び点Cを
大気や水を熱媒とする熱交換器と接続し、点Dを
冷水のような冷熱媒に接続することにより、この
冷熱媒から冷熱出力を得ることができる。
That is, FIG. 1 shows a type 1 cycle for obtaining cold output or thermal output in a conventional heat pump device, in which a first metal hydride M 1 H is heated at a high temperature T H
The second metal hydride M 2 H, which has a high equilibrium decomposition pressure P at the same temperature in the operating temperature range, is heated at an intermediate temperature T M (<T H ) to release hydrogen (point A). Equilibrium decomposition pressure at temperature T H
It is made smaller than M 1 H to create a pressure difference between it and M 1 H, and the hydrogen released by M 1 H is exothermically occluded in M 2 H using this pressure difference (point B). next
While keeping M 1 H at temperature T M , M 2 H is kept at low temperature T L (<
T M ), and the equilibrium decomposition pressure of M 2 H at temperature T L is set to
T _ _ _
is exothermically occluded (point C). Temperature M 1 H again
One cycle is completed by heating M 2 H to T H and keeping M 2 H at temperature T M. In this cycle, by applying driving energy from a driving heat source to point A, connecting points B and C to a heat exchanger using air or water as a heating medium, and connecting point D to a cooling medium such as chilled water. , a cold output can be obtained from this cooling medium.

一方、点Aを駆動熱源に接続し、点Dを水のよ
うな熱媒と接続することにより、点B及び点Cに
おいて熱媒から温熱出力を得ることができる。
On the other hand, by connecting point A to a driving heat source and connecting point D to a heating medium such as water, thermal output can be obtained from the heating medium at points B and C.

第2図は従来の第2種サイクルを示し、点A及
び点Dを駆動熱源に接続することにより点Cから
温熱出力を得る。点Bでの温熱出力は通常、系外
に放散する。
FIG. 2 shows a conventional type 2 cycle, in which thermal output is obtained from point C by connecting points A and D to a driving heat source. The thermal output at point B is typically dissipated out of the system.

従つて、M1HとM2Hをそれぞれ充填した熱交
換器対を用いて上記したようなサイクルを行なわ
せて連続した出力を得るためには、上記熱交換器
対を2対以上組合せ、それぞれ相互に異なる位相
でサイクルを行なわせる必要があり、この結果、
金属水素化物の反応熱の一部が常に上記のサイク
ルの過程で熱交換器自体の加熱冷却に消費される
ので、成績係数が小さくならざるを得ないほか、
装置構成が複雑化、大型化する問題がある。
Therefore, in order to perform the above-described cycle using heat exchanger pairs filled with M 1 H and M 2 H and obtain continuous output, it is necessary to combine two or more of the above heat exchanger pairs, It is necessary to make each cycle run in a different phase from each other, and as a result,
Since a part of the reaction heat of the metal hydride is always consumed in heating and cooling the heat exchanger itself during the above cycle, the coefficient of performance inevitably becomes small, and
There is a problem that the device configuration becomes complicated and large.

本発明は上記に鑑みてなされたものであつて、
装置の成績係数を小さくする上記した熱交換器自
体の加熱冷却サイクルを不必要として、装置構成
を著しく簡単化すると共に、高い成績係数によつ
て安定して本質的に連続した出力を得ることがで
きる金属水素化物ヒートポンプ装置を提供するこ
とを目的とし、特に上記第1種サイクルによつて
冷熱又は温熱出力を取得するためのヒートポンプ
装置と、第2種サイクルによつて温熱又は冷熱出
力を取得するためのヒートポンプ装置を提供する
ことを目的とする。
The present invention has been made in view of the above, and includes:
By eliminating the heating and cooling cycle of the heat exchanger itself, which reduces the coefficient of performance of the device, the device configuration can be significantly simplified, and a stable and essentially continuous output can be obtained with a high coefficient of performance. The purpose of the present invention is to provide a metal hydride heat pump device that can obtain cold or thermal output through the first type cycle, and a heat pump device that acquires thermal or cold output through the second type cycle. The purpose is to provide a heat pump device for

本発明により、第1種サイクルによつて冷熱又
は温熱出力を取得するためのヒートポンプ装置
は、 (a) 密閉容器内に隔壁にて区画形成された高圧
室、低圧室及び1以上の中圧室と、 (b) 高圧室と低圧室の間及び各中圧室と低圧室の
間で第1の金属水素化物と作動温度領域で第1
の金属水素化物よりも高い平衡分解圧を有する
第2の金属水素化物をそれぞれ担持し、回転ベ
ルト状に連続走行されるテープ対と、 (c) 高圧室において第1の金属水素化物を担持し
たテープと熱交換可能に熱的に接続された高温
熱媒と、 (d) 高圧室において第2の金属水素化物を担持し
たテープと熱交換可能に熱的に接続された第1
の中温熱媒と、 (e) 中圧室において第1の金属水素化物を担持し
たテープと熱交換可能に熱的に接続された第2
の中温熱媒と、 (f) 上記第1の中温熱媒と第2の中温熱媒を熱的
に接続する熱回路と、 (g) 中圧室において第2の金属水素化物を担持し
たテープと熱交換可能に熱的に接続された第3
の中温熱媒と、 (h) 低圧室において第2の金属水素化物を担持し
たテープと熱交換可能に熱的に接続された低温
熱媒と、 (i) 低圧室において第1の金属水素化物を担持し
たテープと熱交換可能に熱的に接続された第4
の中温熱媒 とを有し、高圧室において高温熱媒により第1の
金属水素化物を加熱して水素を放出させ、この水
素を第2の金属水素化物に発熱的に吸蔵させ、こ
こに生じる反応熱を上記熱回路により中圧室の第
1の金属水素化物に伝えて、中圧室においてこの
第1の金属水素化物から水素を放出させ、この水
素を第2の金属水素化物に発熱的に吸蔵させると
共に、低圧室において各テープ対の間で第2の金
属水素化物から吸熱的に水素を放出させ、この水
素を第1の金属水素化物に発熱的に吸蔵させて、
上記低温熱媒から冷熱出力を得るか、又は上記第
3の中温熱媒及び/若しくは第4の中温熱媒から
温熱出力を得るようにしたことを特徴とするもの
である。
According to the present invention, a heat pump device for obtaining cold heat or heat output through a type 1 cycle includes: (a) a high pressure chamber, a low pressure chamber, and one or more medium pressure chambers defined by partition walls in a closed container; and (b) a first metal hydride between the high pressure chamber and the low pressure chamber and between each medium pressure chamber and the low pressure chamber and a first metal hydride in the operating temperature region.
(c) a pair of tapes each carrying a second metal hydride having a higher equilibrium decomposition pressure than the metal hydride, and continuously running in a rotating belt; (c) a tape pair carrying a first metal hydride in a high-pressure chamber; (d) a first high-temperature heating medium thermally connected to the tape in a heat exchange manner;
(e) a second metal hydride-supporting tape thermally connected to the tape supporting the first metal hydride in the medium pressure chamber so as to be capable of heat exchange;
(f) a thermal circuit that thermally connects the first intermediate temperature heating medium and the second intermediate temperature heating medium; (g) a tape supporting a second metal hydride in the intermediate pressure chamber; a third thermally connected for heat exchange with
(h) a low-temperature heating medium thermally connected to the tape supporting the second metal hydride in the low-pressure chamber for heat exchange; (i) the first metal hydride in the low-pressure chamber; A fourth member is thermally connected to the tape carrying the material in a heat exchangeable manner.
The first metal hydride is heated by the high-temperature heating medium in a high-pressure chamber to release hydrogen, and this hydrogen is exothermically occluded in the second metal hydride to generate hydrogen therein. The reaction heat is transferred to the first metal hydride in the medium pressure chamber through the thermal circuit, hydrogen is released from the first metal hydride in the medium pressure chamber, and this hydrogen is exothermically transferred to the second metal hydride. At the same time, hydrogen is endothermically released from the second metal hydride between each pair of tapes in a low pressure chamber, and this hydrogen is exothermically stored in the first metal hydride,
The present invention is characterized in that a cold output is obtained from the low-temperature heating medium, or a thermal output is obtained from the third intermediate-temperature heating medium and/or the fourth intermediate-temperature heating medium.

本発明により、第2種サイクルによつて温熱又
は冷熱出力を取得するためのヒートポンプ装置
は、 (a) 密閉容器内に隔壁にて区画形成された高圧
室、低圧室及び1以上の中圧室と、 (b) 高圧室と低圧室の間及び各中圧室と低圧室の
間で第1の金属水素化物と作動温度領域で第1
の金属水素化物よりも高い平衡分解圧を有する
第2の金属水素化物をそれぞれ担持し、回転ベ
ルト状に連続走行されるテープ対と、 (c) 中圧室において第1の金属水素化物を担持し
たテープと熱交換可能に熱的に接続された第1
の中温熱媒と、 (d) 中圧室において第2の金属水素化物を担持し
たテープと熱交換可能に熱的に接続された第2
の中温熱媒と、 (e) 低圧室において第1の金属水素化物を担持し
たテープと熱交換可能に熱的に接続された第3
の中温熱媒と、 (f) 上記第2の中温熱媒と第3の中温熱媒を熱的
に接続する熱回路と、 (g) 高圧室において第2の金属水素化物を担持し
た各テープに熱交換可能に熱的に接続された第
4の中温熱媒と、 (h) 高圧室において第1の金属水素化物を担持し
た各テープに熱交換可能に熱的に接続された高
温熱媒 とを有し、中圧室において第1の中温熱媒により
第1の金属水素化物を加熱して水素を放出させ、
この水素を第2の金属水素化物に発熱的に吸蔵さ
せ、ここに生じる反応熱を上記熱回路により低圧
室の第1の金属水素化物に伝えて、低圧室におい
てこの第1の金属水素化物から水素を放出させ、
この水素を第2の金属水素化物に吸蔵させると共
に、高圧室において各テープ対の間で第2の金属
水素化物から水素を放出させ、この水素を第1の
金属水素化物に発熱的に吸蔵させて、上記高温熱
媒から温熱出力を得るか、又は上記第1の中温熱
媒及び/又は第4の中温熱媒から冷熱出力を得る
ようにしたことを特徴とするものである。
According to the present invention, a heat pump device for obtaining heat or cold output through a type 2 cycle includes: (a) a high pressure chamber, a low pressure chamber, and one or more medium pressure chambers defined by partition walls in a closed container; and (b) a first metal hydride between the high pressure chamber and the low pressure chamber and between each medium pressure chamber and the low pressure chamber and a first metal hydride in the operating temperature region.
(c) a pair of tapes each supporting a second metal hydride having a higher equilibrium decomposition pressure than the metal hydride and continuously running in a rotating belt; (c) supporting a first metal hydride in an intermediate pressure chamber; The first tape is thermally connected to the tape for heat exchange.
(d) a second metal hydride-supporting tape thermally connected to the tape supporting the second metal hydride in the medium pressure chamber;
(e) a third metal hydride-supporting tape thermally connected to the first metal hydride-supported tape in a low-pressure chamber for heat exchange;
(f) a thermal circuit that thermally connects the second intermediate temperature heating medium and the third intermediate temperature heating medium; (g) each tape supporting a second metal hydride in a high pressure chamber; (h) a fourth intermediate temperature heating medium thermally connected in a heat exchange manner to each of the tapes carrying the first metal hydride in the high pressure chamber; heating the first metal hydride with a first intermediate temperature heating medium in an intermediate pressure chamber to release hydrogen;
This hydrogen is exothermically occluded in the second metal hydride, and the reaction heat generated therein is transmitted to the first metal hydride in the low pressure chamber through the above-mentioned thermal circuit, and from the first metal hydride in the low pressure chamber. release hydrogen,
This hydrogen is occluded in the second metal hydride, hydrogen is released from the second metal hydride between each pair of tapes in a high pressure chamber, and this hydrogen is exothermically occluded in the first metal hydride. Accordingly, the thermal output is obtained from the high-temperature heating medium, or the cooling output is obtained from the first intermediate-temperature heating medium and/or the fourth intermediate-temperature heating medium.

以下に実施例を示す図面によつて本発明を説明
する。
The present invention will be explained below with reference to drawings showing examples.

第3図は二重効用型ヒートポンプ装置を示す。
耐圧密閉容器1は隔壁2及び3にて高圧室4、低
圧室5及び中圧室6にこの順に区画されている。
高圧室に配した温度T1の高温ロール11と低圧
室に配した温度T3lの中温ロール13との間には
第1の金属水素化物M1Hを担持した回転ベルト
状の第1のテープ7が巻掛けられ、隔壁2に設け
た適宜のシール手段によつて両室間の気密を保ち
つつ、隔壁を貫通し、一定の方向に連続して走行
駆動される。各ロールは所定の温度に保つために
適宜の熱媒に熱交換可能に熱的に接続されている
(図示せず)。第1のテープ7は低圧室で熱交換ロ
ール20に接触せしめられており、高圧室で加熱
された第1のテープ7は低圧室に入つてこの熱交
換ロール20により予冷されて後、中温ロール1
3に到達する。中温ロール13で冷却された第1
のテープ7は高圧室に入つて熱交換ロール19に
接触せしめられる。この熱交換ロール19は上記
熱交換ロール20に例えばヒートパイプ等により
熱的に接続されて、第1のテープ7を予熱する。
FIG. 3 shows a dual effect heat pump device.
The pressure-resistant sealed container 1 is divided into a high pressure chamber 4, a low pressure chamber 5, and an intermediate pressure chamber 6 by partition walls 2 and 3 in this order.
A rotating belt-shaped first tape carrying a first metal hydride M 1 H is disposed between a high-temperature roll 11 at a temperature of T 1 placed in a high-pressure chamber and a medium-temperature roll 13 of a temperature T 3l placed in a low-pressure chamber. 7 is wound around the partition wall 2, and while maintaining airtightness between the two chambers by an appropriate sealing means provided on the partition wall 2, it penetrates the partition wall and is driven to run continuously in a fixed direction. Each roll is thermally connected to a suitable heat medium for heat exchange (not shown) in order to maintain a predetermined temperature. The first tape 7 is brought into contact with a heat exchange roll 20 in a low pressure chamber, and the first tape 7 heated in a high pressure chamber enters the low pressure chamber and is precooled by this heat exchange roll 20, then transferred to a medium temperature roll. 1
Reach 3. The first cooled by the medium temperature roll 13
The tape 7 enters the high pressure chamber and is brought into contact with the heat exchange roll 19. The heat exchange roll 19 is thermally connected to the heat exchange roll 20 by, for example, a heat pipe, and preheats the first tape 7.

高圧室には別に温度T2kの中温ロール12が配
され、低圧室に配した温度T4の低温ロール14
との間に第2の金属水素化物M2Hを担持した第
2のテープ9が前記同様に巻掛けられて、一定方
向に連続して走行駆動される。第2のテープ9は
熱的に接続した熱交換ロール21及び22にて予
熱又は予冷される。
A medium-temperature roll 12 with a temperature of T 2k is separately arranged in the high-pressure chamber, and a low-temperature roll 14 with a temperature of T 4 arranged in the low-pressure chamber.
A second tape 9 carrying a second metal hydride M 2 H is wound between the tape 9 and the tape 9 in the same manner as described above, and is continuously driven to run in a fixed direction. The second tape 9 is preheated or precooled by thermally connected heat exchange rolls 21 and 22.

上記において、第4図に示すように、M2Hは
作動温度領域(T、絶対温度)では同一温度にお
いてM1Hよりも高い平衡分解圧(P)を有する
が、温度T1のM1Hが温度T2kのM2Hよりも高い
平衡分解圧を有し、かつ温度T4のM2Hが温度T3l
のM1Hよりも高い平衡分解圧を有し、しかもT1
>T2k>T3l>T4なるように各温度が選ばれる。
このようにして、M1HとM2Hをそれぞれ担持し
た第1と第2のテープ対は、後述するように高圧
室と低圧室との間を走行して、A→B→E→F→
Aのサイクルを行なう。
In the above, as shown in FIG. 4, M 2 H has a higher equilibrium decomposition pressure (P) than M 1 H at the same temperature in the operating temperature range (T, absolute temperature), but M 1 at temperature T 1 H has a higher equilibrium decomposition pressure than M 2 H at temperature T 2k , and M 2 H at temperature T 4 has a higher equilibrium decomposition pressure than M 2 H at temperature T 3l
has a higher equilibrium decomposition pressure than M 1 H, and T 1
Each temperature is selected so that >T 2k >T 3l >T 4 .
In this way, the first and second tape pairs carrying M 1 H and M 2 H, respectively, run between the high pressure chamber and the low pressure chamber, and move from A→B→E→F. →
Perform cycle A.

同様に低圧室には温度T3lの別の中温ロール1
5が配され、中圧室に配した温度T2lの中温ロー
ル17との間でM1Hを担持した第3のテープ8
が走行駆動されている。上記中温ロール17は前
記中温ロール12とヒートパイプ等の熱回路27
により熱的に接続されており、後述するように第
2のテープ9が高圧室において水素を吸蔵する際
に発生する熱を中圧室の中温ロール17に伝え
る。また、低圧室に配した温度T4の低温ロール
16と中圧室に配した温度T3kの中温ロール18
との間でM2Hを担持した第4のテープ10が走
行駆動されており、これらテープはそれぞれ熱交
換ロール23及び25にて予熱され、熱交換ロー
ル24及び26にて予冷される。各テープの予冷
予熱のための熱交換ロールは熱的に接続されてい
ることは前記と同様である。ここに、各熱交換ロ
ールの温度は第4図に示すように、温度T2l
M1Hが温度T3kのM2Hよりも高い平衡分解圧を
有し、かつT2l>(T3k,T3l)>T4なるように選ば
れる。温度T2kとT2lは熱回路27により接続され
ているため、T2kT2lである。このようにして、
M1HとM2Hをそれぞれ担持した第3と第4のテ
ープ対は、後述するようにC→D→E→F→Cの
サイクルを行なう。
Similarly, in the low pressure chamber there is another medium temperature roll 1 with a temperature of T 3l .
A third tape 8 carrying M 1 H is placed between it and a medium temperature roll 17 at a temperature T 2l placed in a medium pressure chamber.
It is driven when traveling. The medium temperature roll 17 is connected to the medium temperature roll 12 and a heat circuit 27 such as a heat pipe.
As will be described later, the heat generated when the second tape 9 absorbs hydrogen in the high pressure chamber is transmitted to the medium temperature roll 17 in the medium pressure chamber. In addition, a low temperature roll 16 with a temperature of T 4 placed in the low pressure chamber and a medium temperature roll 18 with a temperature of T 3k placed in the medium pressure chamber
A fourth tape 10 carrying M 2 H is running between the two, and these tapes are preheated by heat exchange rolls 23 and 25 and precooled by heat exchange rolls 24 and 26, respectively. As described above, the heat exchange rolls for precooling and preheating each tape are thermally connected. Here, as shown in Figure 4, the temperature of each heat exchange roll is T 2l.
It is chosen such that M 1 H has a higher equilibrium decomposition pressure than M 2 H at temperature T 3k and T 2l > (T 3k , T 3l ) > T 4 . Since the temperatures T 2k and T 2l are connected by the thermal circuit 27, T 2k T 2l . In this way,
The third and fourth tape pairs carrying M 1 H and M 2 H, respectively, undergo a cycle of C→D→E→F→C as described below.

上記の装置の作動を第4図に示す第1種サイク
ル線図によつて、先ず冷熱出力を得る場合につい
て説明する。第4図に示す温度は上に説明したと
おりであるから、第1のテープ7のM1Hは高圧
室において駆動熱源である熱交換ロール11によ
り温度T1に加熱されて水素を放出し(点A)、こ
の水素は高圧室内で温度T2kに保たれた第2のテ
ープ9のM2Hに吸蔵される(点B)。この吸蔵時
に生じる熱量は熱回路27により中圧室の第3の
テープ8のM1Hに供給される。これは第4図に
おいては点Bから点Cへの熱移動として表わされ
る。高圧室の第1のテープ7は上記の水素の放出
後、低圧室に入つて温度T3lに冷却され、一方、
高圧室の第2のテープ9は上記の水素の吸蔵後、
低圧室に入り、第1のテープ7のM1Hの平衡分
解圧との差圧により温度T4で吸熱的に水素を放
出し(点E)、この水素は第1のテープ7のM1H
により吸蔵される(点F)。点EにおけるM2Hの
吸熱反応により、熱交換ロール14は温度T4
おいて冷熱出力を得る。なお、点Fにおいて
M1Hが生じる反応熱は熱交換ロール13により
系外に発散される。
The operation of the above-mentioned device will first be described with reference to the type 1 cycle diagram shown in FIG. 4 in the case where cold output is obtained. Since the temperature shown in FIG. 4 is as explained above, M 1 H of the first tape 7 is heated to temperature T 1 by the heat exchange roll 11 which is a driving heat source in the high pressure chamber and releases hydrogen ( Point A), this hydrogen is occluded in the M 2 H of the second tape 9 kept at a temperature T 2k in a high-pressure chamber (point B). The amount of heat generated during this storage is supplied by the thermal circuit 27 to M 1 H of the third tape 8 in the intermediate pressure chamber. This is represented in FIG. 4 as heat transfer from point B to point C. The first tape 7 of the high-pressure chamber, after the above-mentioned release of hydrogen, enters the low-pressure chamber and is cooled to a temperature T 3l , while
The second tape 9 in the hyperbaric chamber absorbs hydrogen as described above, and then
It enters the low-pressure chamber and releases hydrogen endothermically at temperature T 4 due to the pressure difference with the equilibrium decomposition pressure of M 1 H of the first tape 7 (point E); H
(point F). Due to the endothermic reaction of M 2 H at point E, the heat exchange roll 14 obtains a cold output at temperature T 4 . Furthermore, at point F
The heat of reaction resulting in M 1 H is dissipated out of the system by the heat exchange roll 13.

このように第1のテープ7のM1Hは第4図に
おいて点A及び点F間を往復し、第2のテープ9
のM2Hは点B及び点E間を往復し、相互に水素
の吸蔵放出を行なう。即ち、このテープ対はA→
B→E→F→Aのサイクルを行なう。
In this way, M 1 H of the first tape 7 reciprocates between points A and F in FIG.
M 2 H moves back and forth between point B and point E, and absorbs and releases hydrogen from each other. That is, this tape pair is A→
Perform the cycle B→E→F→A.

次に、前記したように、中圧室の熱交換ロール
17は熱回路27により熱の供給を受けて第3の
テープ8のM1Hを温度T2lに加熱し、水素を放出
させる(点C)。この水素は中圧室において温度
T3kの第4のテープのM2Hに吸蔵され(点D)、
この際の反応熱は熱交換ロール18により系外に
放散される。第4のテープ10は上記の水素吸蔵
後、低圧室に入つて、温度T3lに保たれた第3の
テープ8のM1Hの平衡分解圧との差圧により吸
熱的に水素を放出し(点F)、この水素は第3の
テープ8のM1Hに吸蔵される(点F)。即ち、点
Eにおいて熱交換ロール16は温度T4で冷熱出
力を得る。
Next, as described above, the heat exchange roll 17 in the medium pressure chamber receives heat from the heat circuit 27 and heats M 1 H of the third tape 8 to a temperature T 2l to release hydrogen (point C). This hydrogen is stored in a medium pressure chamber at a temperature of
It is occluded in M 2 H of the fourth tape of T 3k (point D),
The reaction heat at this time is dissipated out of the system by the heat exchange roll 18. After absorbing hydrogen as described above, the fourth tape 10 enters the low pressure chamber and endothermically releases hydrogen due to the pressure difference between the equilibrium decomposition pressure of M 1 H of the third tape 8 maintained at a temperature T 3l . (Point F), and this hydrogen is occluded in M 1 H of the third tape 8 (Point F). That is, at point E, the heat exchange roll 16 obtains a cold output at a temperature T4 .

このように第3のテープ8は第2図において点
C及び点F間を往復し、第4のテープ10は点D
及び点E間を往復し、相互に水素の吸蔵放出を行
なう。即ち、このテープ対はC→D→E→F→C
のサイクルを行なう。
In this way, the third tape 8 moves back and forth between points C and F in FIG. 2, and the fourth tape 10 moves back and forth between points C and F in FIG.
and point E, and absorb and release hydrogen from each other. That is, this tape pair is C→D→E→F→C
cycle.

第4図に示す第1種サイクル線図によつて第1
種温熱出力を得る場合には、温度T1の熱源によ
り第1のテープ7のM1Hを高圧室で温度T1に加
熱し(点A)、点D及び点FにおけるM1H及び
M2Hの水素吸蔵に伴う反応熱を温熱出力として
得、点Eにおいて温度T4の熱源からM1H及び
M2Hに水素を放出させるための所要熱量を供給
する。
According to the first type cycle diagram shown in FIG.
To obtain a seed thermal output, M 1 H of the first tape 7 is heated to temperature T 1 in a high pressure chamber by a heat source at temperature T 1 (point A ) , and M 1 H and
The reaction heat associated with hydrogen absorption of M 2 H is obtained as thermal output, and M 1 H and
Supply the required amount of heat to M 2 H to release hydrogen.

以上のように本発明のヒートポンプ装置におい
ては、第1のテープ7のM1Hと第2のテープの
M2Hを用い、温度T1の駆動熱源によりA→B→
E→F→Aのサイクルを行なわせると共に、上記
サイクルの点Bでの発生熱量を駆動熱源として点
Cに供給し、第3のテープ8のM1Hと第4のテ
ープ10のM2HにC→D→E→F→Cのサイク
ルを行なわせるから、作動に要するエネルギー量
が節減され、装置の成績係数が向上する。
As described above, in the heat pump device of the present invention, M 1 H of the first tape 7 and M 1 H of the second tape 7 are
Using M 2 H, A → B → by a driving heat source with temperature T 1
A cycle of E→F→A is performed, and the amount of heat generated at point B in the above cycle is supplied to point C as a driving heat source, and M 1 H of the third tape 8 and M 2 H of the fourth tape 10 are Since the cycle of C→D→E→F→C is performed, the amount of energy required for operation is reduced and the coefficient of performance of the device is improved.

上記のようなヒートポンプ装置において、金属
水素化物を担持したテープ自体の加熱冷却に伴う
顕熱損失を無視すると、その成績係数は次のよう
に計算される。
In the heat pump device as described above, if sensible heat loss accompanying heating and cooling of the tape supporting the metal hydride itself is ignored, the coefficient of performance is calculated as follows.

M1H及びM2Hの水素1モルの吸蔵放出に伴う
反応熱をそれぞれΔH1及びΔH2とし、第1のテ
ープと第2のテープの間でそれぞれ1モルの水素
の吸蔵放出があつた場合を考える。A→B→E→
F→Aのサイクルにおいて、熱量の入力は点Aに
おいてΔH1、点EにおいてΔH2であり、熱量の
出力は点BにおいてΔH2、点FにおいてΔH1
あるが、点Bでの発生熱量は損失なしに点Cに供
給されるとする。そこで、C→D→E→F→Cの
サイクルにおいては、点CでM1Hが放出する水
素はΔH2/ΔH1モルであるから、出力は点Dに
おいて(ΔH2/ΔH1)ΔH2=ΔH2 2/ΔH1、点F
において(ΔH2/ΔH1)ΔH1=ΔH2、入力は点
Eにおいて(ΔH2/ΔH1)ΔH2=ΔH2 2/ΔH1
ある。
Let the reaction heats associated with absorption and release of 1 mole of hydrogen of M 1 H and M 2 H be ΔH 1 and ΔH 2 , respectively, and 1 mole of hydrogen was absorbed and released between the first tape and the second tape. Consider the case. A→B→E→
In the F→A cycle, the heat input is ΔH 1 at point A and ΔH 2 at point E, and the heat output is ΔH 2 at point B and ΔH 1 at point F, but the heat generated at point B is supplied to point C without loss. Therefore, in the cycle C→D→E→F→C, the hydrogen released by M 1 H at point C is ΔH 2 /ΔH 1 mole, so the output at point D is (ΔH 2 /ΔH 1 )ΔH 2 = ΔH 2 2 /ΔH 1 , point F
At point E , the input is (ΔH 2 /ΔH 1 ) ΔH 2 = ΔH 2 2 / ΔH 1 .

従つて、冷熱出力を得る場合の成績係数
COP1c2は(点Eで得る冷熱出力/点Aにおける
入力)で与えられるから、 COP1c2=ΔH2+(ΔH2 2/ΔH1)/ΔH1 =ΔH2(ΔH1+ΔH2)/ΔH1 2 ……(1) であり、また、温熱出力を得る場合の成績係数
COP1h2は(点D及び点Fで得る温熱出力/点A
における入力)で与えられるから、 COP1h2=ΔH1+ΔH2+(ΔH2 2/ΔH1)/ΔH1 =1+COP1c2 ……(2) である。
Therefore, the coefficient of performance when obtaining cooling output
Since COP 1c2 is given by (cooling output obtained at point E/input at point A), COP 1c2 = ΔH 2 + (ΔH 2 2 /ΔH 1 )/ΔH 1 = ΔH 2 (ΔH 1 +ΔH 2 )/ΔH 1 2 ...(1), and the coefficient of performance when obtaining thermal output
COP 1h2 is (thermal output obtained at points D and F/point A
COP 1h2 = ΔH 1 + ΔH 2 + (ΔH 2 2 /ΔH 1 )/ΔH 1 = 1+COP 1c2 (2).

なお、本発明においては低圧室5を隔壁30に
て圧力の異なる2室に分割することができる。従
つて、熱交換ロール13と15とを、また熱交換
ロール14と16とを異なる温度に設定すること
ができる。そこで、熱交換ロール13を第4図に
示すように温度T6に設定し、熱交換ロール14
を温度T7に設定し、第1のテープ7及び第2の
テープ9にA→B→I→J→Aのサイクルを行な
わせ、第3のテープ8及び第4のテープ10にC
→D→E→F→Cのサイクルを行なわせることに
より、異なる温度で出力を得ることができる。即
ち、冷熱出力の場合、温度T4及びT7の温度で、
また、温熱出力の場合、温度T3l及びT6の温度で
それぞれ出力を得ることができる。
In the present invention, the low pressure chamber 5 can be divided by the partition wall 30 into two chambers having different pressures. Therefore, the heat exchange rolls 13 and 15 and the heat exchange rolls 14 and 16 can be set to different temperatures. Therefore, the temperature of the heat exchange roll 13 is set to T6 as shown in FIG.
is set at a temperature T7 , the first tape 7 and the second tape 9 are made to perform the cycle of A→B→I→J→A, and the third tape 8 and the fourth tape 10 are made to perform the cycle of C
By performing the cycle →D→E→F→C, output can be obtained at different temperatures. That is, for cold output, at temperatures T 4 and T 7 ,
In addition, in the case of thermal output, output can be obtained at temperatures T 3l and T 6 , respectively.

なお、隔壁30の有無にかかわらず、温度T3k
とT3lとは同一でも異なつていてもよい。
In addition, regardless of the presence or absence of the partition wall 30, the temperature T 3k
and T 3l may be the same or different.

第5図は三重効用型ヒートポンプ装置を示し、
第6図はその第1種サイクル線図である。この装
置においては、密閉容器1は隔壁2,3及び29
により高圧室4、2つの中圧室6a及び6b、並
びに低圧室5に区画されている。しかし、第5図
を第3図と比較すれば明らかなように、第5図の
装置は第3図の装置に高圧室4を設けると共に、
第3図における高圧室4を中圧室6aに、第3図
における中圧室6を中圧室6bとすることによつ
て形成されている。一般に高圧室、中圧室及び低
圧室は、区画室内の金属水素化物の作動水素圧の
高低により区別されるにすぎないから、作動水素
圧の最も高い区画室を高圧室、最も低い区画室を
低圧室と呼び、その中間の区画室を作動水素圧の
高い区画室から順に第1中圧室、第2中圧室とい
うように呼べば、本発明の装置は、一般に高圧室
と低圧室の間、及び各中圧室と低圧室の間に
M1HとM2Hをそれぞれ担持したテープ対を回転
ベルト状に連続走行させ、各区画室においてテー
プ対の間で水素移動させると共に、高圧室の
M2Hと第1中圧室のM1Hとを熱的に接続し、第
1中圧室のM2Hと第2中圧室のM1Hとを熱的に
接続し、このようにして中圧室におけるM1Hの
水素吸蔵のための熱源として、その前の高圧室又
は中圧室のM2Hの水素吸蔵に伴う発熱を利用す
るものであり、低圧室においては各テープ対の間
でM2HからM1Hへ水素移動が行なわれる。
Figure 5 shows a triple effect heat pump device,
FIG. 6 is the first type cycle diagram. In this device, a closed container 1 has partition walls 2, 3 and 29.
It is divided into a high pressure chamber 4, two medium pressure chambers 6a and 6b, and a low pressure chamber 5. However, as is clear from comparing FIG. 5 with FIG. 3, the device in FIG. 5 is the same as the device in FIG.
The high pressure chamber 4 in FIG. 3 is replaced by an intermediate pressure chamber 6a, and the intermediate pressure chamber 6 in FIG. 3 is replaced by an intermediate pressure chamber 6b. Generally, high-pressure chambers, intermediate-pressure chambers, and low-pressure chambers are distinguished only by the level of working hydrogen pressure of the metal hydride in the compartment, so the compartment with the highest working hydrogen pressure is the high-pressure room, and the compartment with the lowest working hydrogen is the high-pressure room. The device of the present invention generally consists of a high pressure chamber and a low pressure chamber. between each medium pressure chamber and each low pressure chamber.
A pair of tapes carrying M 1 H and M 2 H is continuously run like a rotating belt, hydrogen is transferred between the tape pairs in each compartment, and hydrogen is transferred between the tape pairs in the high pressure chamber.
M 2 H and M 1 H of the first medium pressure chamber are thermally connected, M 2 H of the first medium pressure chamber and M 1 H of the second medium pressure chamber are thermally connected, and in this way, As a heat source for the hydrogen absorption of M 1 H in the medium pressure chamber, the heat generated by the hydrogen absorption of M 2 H in the high pressure or intermediate pressure chamber is used. Hydrogen transfer occurs from M 2 H to M 1 H between the pair.

従つて、第5図に示す三重効用型装置において
は、高圧室に配した熱交換ロール40と低圧室に
配した熱交換ロール43との間にM1Hを担持し
た第5のテープ44が走行され、高圧室に配した
熱交換ロール41と低圧室に配した熱交換ロール
42との間にM2Hを担持した第6のテープ45
が走行され、更に、高圧室においてM2Hと熱交
換するロール41にヒートパイプ等適宜の熱回路
28により第1中圧室6aのM1Hのための熱交
換ロール11が接続されている。熱交換ロール1
2と熱交換ロール17を接続する熱回路27を含
め、第1及び第2中圧室と低圧室との間のテープ
構成は前記と同じである。なお、各テープを予冷
予熱するためのロールは図示を省略してある。
Therefore, in the triple effect type device shown in FIG. 5, the fifth tape 44 carrying M 1 H is placed between the heat exchange roll 40 disposed in the high pressure chamber and the heat exchange roll 43 disposed in the low pressure chamber. A sixth tape 45 is run and carries M 2 H between the heat exchange roll 41 disposed in the high pressure chamber and the heat exchange roll 42 disposed in the low pressure chamber.
is run, and furthermore, a heat exchange roll 11 for M 1 H in the first intermediate pressure chamber 6a is connected to a roll 41 that exchanges heat with M 2 H in the high pressure chamber by an appropriate heat circuit 28 such as a heat pipe. . Heat exchange roll 1
The tape configuration between the first and second medium pressure chambers and the low pressure chamber, including the heat circuit 27 connecting the heat exchange roll 17 and the heat exchange roll 17, is the same as described above. Note that rolls for precooling and preheating each tape are not shown.

第6図は上記三重効用型装置の作動を示すため
の第1種サイクル線図である。第5図において各
熱交換ロールに付記したアルフアベツトは第6図
のサイクル線図の各点に対応し、高圧室において
第5のテープ44の熱交換ロール40からM1H
に駆動エネルギーが入力され、温度T1において
M1Hに水素を放出させ(点G)、この水素を第6
のテープ45のM2Hに温度T2kで発熱的に吸蔵さ
せる(点H)。この熱は熱回路28により第1の
中圧室6aにおける第1のテープ7のM1Hに与
えられ、M1Hから水素を放出させる(点A)。第
5のテープ44のM1Hは上記の水素放出後、低
圧室に入つて温度T4lに保たれ、第6のテープ4
5のM2Hは上記の水素吸蔵後、低圧室に入つて
温度T5の熱媒に接続され、平衡分解圧の差圧に
よりM2Hは吸熱的に水素を放出し(点E)、
M1Hがこの水素を発熱的に吸蔵する(点F)。第
1及び第2の中圧室と低圧室との間を走行する各
テープ対の水素移動は、第6図を第4図と比較す
れば明らかなように全く等価である。従つて、こ
の装置において第5と第6のテープ対はG→H→
E→F→Gのサイクルを行ない、第1と第2のテ
ープ対はA→B→E→F→Aのサイクルを行な
い、また、第3と第4のテープはC→D→E→F
→Aのサイクルを行ない、このようにして点Eよ
り冷熱出力を得ることができ、又は点D及び点F
より温熱出力を得ることができる。
FIG. 6 is a type 1 cycle diagram showing the operation of the triple effect type device. Alphabets marked on each heat exchange roll in FIG. 5 correspond to each point on the cycle diagram in FIG .
Drive energy is input to and at temperature T 1
Let M 1 H release hydrogen (point G) and transfer this hydrogen to the sixth
The M 2 H of the tape 45 is exothermically occluded at a temperature T 2k (point H). This heat is applied by the thermal circuit 28 to M 1 H of the first tape 7 in the first medium pressure chamber 6a, causing hydrogen to be released from M 1 H (point A). After the above hydrogen release, M 1 H of the fifth tape 44 enters the low pressure chamber and is maintained at a temperature T 4l , and the M 1 H of the fifth tape 44
After absorbing hydrogen as described above, M 2 H of 5 enters a low pressure chamber and is connected to a heating medium at a temperature of T 5 , and due to the pressure difference between the equilibrium decomposition pressures, M 2 H releases hydrogen endothermically (point E).
M 1 H absorbs this hydrogen exothermically (point F). The hydrogen movement of each pair of tapes running between the first and second medium pressure chambers and low pressure chambers is completely equivalent, as is clear from a comparison of FIG. 6 with FIG. 4. Therefore, in this device, the fifth and sixth tape pairs are G→H→
A cycle of E→F→G is performed, the first and second tape pair performs a cycle of A→B→E→F→A, and the third and fourth tapes perform a cycle of C→D→E→F.
→ Perform the cycle A, and in this way you can obtain cold output from point E, or point D and point F.
More thermal output can be obtained.

この三重効用型装置により冷熱出力を得る場合
の成績係数は、次のようにして求められる。
The coefficient of performance when obtaining cooling output with this triple effect type device is determined as follows.

前記したと同様に点Gから点Hへの水素移動量
を1モルとすると、点HにおいてΔH2の熱量が
生じ、これが点Aに与えられるので、点Aから点
Bへの水素移動量はΔH2/ΔH1モルである。そ
こで、点Bでは(ΔH2/ΔH1)ΔH2=ΔH2 2
ΔH1の熱量が生じ、この熱量は熱回路27によ
り点Cに損失なく供給されるとすると、点Cから
点Dへの水素移動量は(ΔH2/ΔH1)ΔH2
ΔH1モル=ΔH2 2/ΔH1 2モルである。この水素移
動により点Dでは(ΔH2 2/ΔH1 2)ΔH2
ΔH2 3/ΔH1 2の熱量が生じる。
As mentioned above, if the amount of hydrogen transferred from point G to point H is 1 mole, a heat amount of ΔH 2 is generated at point H, and this is given to point A, so the amount of hydrogen transferred from point A to point B is ΔH 2 /ΔH 1 mole. Therefore, at point B, (ΔH 2 /ΔH 1 )ΔH 2 =ΔH 2 2 /
Assuming that an amount of heat of ΔH 1 is generated and this amount of heat is supplied to point C by the thermal circuit 27 without loss, the amount of hydrogen transferred from point C to point D is (ΔH 2 /ΔH 1 )ΔH 2 /
ΔH 1 mol = ΔH 2 2 /ΔH 1 2 mol. Due to this hydrogen movement, at point D, (ΔH 2 2 /ΔH 1 2 )ΔH 2 =
A heat amount of ΔH 2 3 /ΔH 1 2 is generated.

次に、第5と第6のテープによるG→H→E→
F→Gのサイクルにおいては、点GにΔH1を入
力することにより、点EにおいてΔH2の冷熱出
力を得る。第1と第2のテープによるA→B→E
→F→Aのサイクルにおいては、点Eと点F間の
水素移動量が上記の如くΔH2/ΔH1モルである
から、点Eにおける冷熱出力は(ΔH2/ΔH1
ΔH2=ΔH2 2/ΔH1である。また、第3と第4の
テープによるC→D→E→F→Cのサイクルにお
いては、点EとF間の水素移動量が上記の如く
ΔH2 2/ΔH1 2モルであるから、点Eにおいて
(ΔH2 2/ΔH1 2)ΔH2=ΔH2 3/ΔH1 2の冷熱出力
を得る。
Next, G→H→E→ by the fifth and sixth tapes
In the F→G cycle, by inputting ΔH 1 to point G, a cold output of ΔH 2 is obtained at point E. A→B→E by the first and second tapes
In the →F→A cycle, the amount of hydrogen transferred between points E and F is ΔH 2 /ΔH 1 mole as described above, so the cold output at point E is (ΔH 2 /ΔH 1 ).
ΔH 2 =ΔH 2 2 /ΔH 1 . In addition, in the cycle C→D→E→F→C by the third and fourth tapes, the amount of hydrogen transferred between points E and F is ΔH 2 2 /ΔH 1 2 moles as described above, so the point At E, a cooling output of (ΔH 2 2 /ΔH 1 2 )ΔH 2 =ΔH 2 3 /ΔH 1 2 is obtained.

従つて、この成績係数COP1c3は COP1c3 =ΔH2+ΔH2 2/ΔH1+ΔH2 3/ΔH1 2/ΔH1 =ΔH2(1+ΔH2/ΔH1+ΔH2 2/ΔH1 2)/ΔH1 ……(3) また、温熱出力を得る場合の成績係数COP1h3
は、点GにΔH1を入力し、点D及びFで温熱出
力を得るから、同様に COP1h3= ΔH1+ΔH2+ΔH2 2/ΔH1+ΔH2 3/ΔH1 2/ΔH1 =1+COP1c3 ……(4) である。
Therefore, this coefficient of performance COP 1c3 is COP 1c3 = ΔH 2 +ΔH 2 2 /ΔH 1 +ΔH 2 3 /ΔH 1 2 /ΔH 1 =ΔH 2 (1+ΔH 2 /ΔH 1 +ΔH 2 2 /ΔH 1 2 )/ΔH 1 ...(3) Also, the coefficient of performance COP 1h3 when obtaining thermal output
Inputs ΔH 1 at point G and obtains thermal output at points D and F, so similarly COP 1h3 = ΔH 1 +ΔH 2 +ΔH 2 2 /ΔH 1 +ΔH 2 3 /ΔH 1 2 /ΔH 1 = 1+COP 1c3 ...(4).

なお、図示しないが、低圧室を隔壁で区画し、
サイクルを行なう各テープ対をそれぞれ異なる温
度に置くことにより、異なる温度で冷熱又は温熱
出力を得ることができることは前述したと同様で
ある。
Although not shown, the low pressure chamber is divided by a partition wall,
As mentioned above, by placing each pair of tapes in a cycle at different temperatures, it is possible to obtain cold or thermal output at different temperatures.

次に、第3図の装置によつて第2種サイクルに
より温熱又は冷熱出力を得る場合を第7図に示す
第2種サイクル線図によつて説明する。第7図を
第4図と比較すれば明らかなように、点Aへの駆
動エネルギーの入力、点Aから点Bへの水素移
動、点Bから点Cへの熱伝達、及び点Cから点D
への水素移動は両サイクルにおいて等価であり、
第7図のサイクル線図においては、点Eから点F
への水素移動が第4図の場合と異なつて高温高圧
側で行なわれており、この水素移動を利用して点
Fから温熱出力を得る。従つて、第7図のサイク
ルを行なわせるには、第3図中に各熱交換ロール
について付記したアルフアベツトによつて、第7
図に示すように第1種サイクルの場合とは異なる
温度に設定すると共に、点E及び点Fの温度を有
する熱交換ロールと高圧室5′、点A及び点Bの
温度を有する熱交換ロールを中圧室4′、また、
点C及びDの温度を有する熱交換ロールを低圧室
6′に配設すればよい。
Next, the case where heating or cooling output is obtained by the second type cycle using the apparatus shown in FIG. 3 will be explained with reference to the second type cycle diagram shown in FIG. 7. As is clear from comparing Fig. 7 with Fig. 4, the input of driving energy to point A, hydrogen transfer from point A to point B, heat transfer from point B to point C, and from point C to point D
The hydrogen transfer to is equivalent in both cycles,
In the cycle diagram of Fig. 7, from point E to point F
Unlike the case shown in FIG. 4, the hydrogen transfer is performed on the high temperature and high pressure side, and this hydrogen transfer is used to obtain thermal output from point F. Therefore, in order to carry out the cycle shown in FIG.
As shown in the figure, the heat exchange rolls are set at different temperatures from those in the first type cycle, and have temperatures at points E and F, high pressure chamber 5', and heat exchange rolls at temperatures at points A and B. the medium pressure chamber 4', and
Heat exchange rolls having temperatures at points C and D may be placed in the low pressure chamber 6'.

この装置の成績係数は次のようにして求められ
る。第1と第2のテープ対が行なうA→B→E→
F→Aのサイクルにおいて、テープ間に1モルの
水素移動量を考えると、入力は点Aにおいて
ΔH1、点EにおいてΔH2であり、出力は点Aに
おいてΔH1である。また、第3と第4のテープ
対が行なうC→D→E→F→Cのサイクルにおい
て、点Cには熱回路27によりΔH2の熱量が与
えられるとすれば、第3と第4のテープの間の水
素移動量はそれぞれ(ΔH2/ΔH1)モルである
から、入力は点Eにおいて(ΔH2/ΔH1)ΔH2
=ΔH2 2/ΔH1であり、出力は点Fにおいて
(ΔH2/ΔH1)ΔH1=ΔH2である。
The coefficient of performance of this device is determined as follows. The first and second tape pairs perform A→B→E→
In the F→A cycle, considering the amount of hydrogen transfer of 1 mole between the tapes, the input is ΔH 1 at point A, ΔH 2 at point E, and the output is ΔH 1 at point A. Furthermore, in the cycle C→D→E→F→C carried out by the third and fourth tape pairs, if a heat amount of ΔH 2 is given to point C by the thermal circuit 27, then the third and fourth tape pairs Since the amount of hydrogen transferred between the tapes is (ΔH 2 /ΔH 1 ) moles, the input is (ΔH 2 /ΔH 1 )ΔH 2 at point E.
=ΔH 2 2 /ΔH 1 and the output at point F is (ΔH 2 /ΔH 1 )ΔH 1 =ΔH 2 .

従つて、温熱出力を得る場合の成績係数は COP2h2=ΔH1+ΔH2/ΔH1+ΔH2+ΔH2 2/ΔH1 =ΔH1(ΔH1+ΔH2)/ΔH1 2+ΔH1ΔH2
ΔH2 2……(5) である。
Therefore, the coefficient of performance when obtaining thermal output is COP 2h2 = ΔH 1 + ΔH 2 / ΔH 1 + ΔH 2 + ΔH 2 2 / ΔH 1 = ΔH 1 (ΔH 1 + ΔH 2 ) / ΔH 1 2 + ΔH 1 ΔH 2 +
ΔH 2 2 ...(5).

また、冷熱出力を得る場合の成績係数は、同様
にして COP2c2=ΔH1+ΔH2+ΔH2 2/ΔH1/ΔH2 2/ΔH1 =ΔH1 2ΔH1ΔH2+ΔH2 2/ΔH2 2 ……(6) である。
Similarly, the coefficient of performance when obtaining cold output is COP 2c2 =ΔH 1 +ΔH 2 +ΔH 2 2 /ΔH 1 /ΔH 2 2 /ΔH 1 =ΔH 1 2 ΔH 1 ΔH 2 +ΔH 2 2 /ΔH 2 2 ...(6).

この第2種サイクルの場合も、中圧室を2以上
設けると共に、順次、より高圧の中圧室において
M2Hが水素を吸蔵する際の発熱をより低圧の中
圧室にいてM1Hが水素を放出するための熱源と
して与えることにより、三重効用以上の装置を構
成することができることは明らかであろう。
In the case of this type 2 cycle as well, two or more medium pressure chambers are provided, and the medium pressure chambers with higher pressure are sequentially installed.
It is clear that by providing the heat generated when M 2 H absorbs hydrogen as a heat source for M 1 H to release hydrogen in a lower-pressure medium-pressure chamber, it is possible to construct a device with more than triple effect. Probably.

以上のように本発明のヒートポンプ装置によれ
ば、異なる平衡分解圧特性を有する金属水素化物
を担持したテープ対を作動圧力の異なる区画室間
で一定速度で走行させることによりサイクルを行
なわせるから、従来の装置のように金属水素化物
を充填した熱交換器自体の加熱冷却に消費される
熱損失がないうえに、安定して本質的に連続した
出力を得ることができる。更に、入力側のテープ
対において金属水素化物が水素を吸蔵する際に生
じる熱を別のテープ対の駆動エネルギーとして用
い、また、必要に応じてこのテープ対での発生熱
を更に別のテープ対の駆動エネルギーとして用い
る多重効用型であるから、装置成績係数が著しく
高まる。
As described above, according to the heat pump device of the present invention, a cycle is performed by running a pair of tapes supporting metal hydrides having different equilibrium decomposition pressure characteristics at a constant speed between compartments having different operating pressures. There is no heat loss consumed in heating and cooling the metal hydride-filled heat exchanger itself as in conventional devices, and a stable, essentially continuous output can be obtained. Furthermore, the heat generated when the metal hydride absorbs hydrogen in the input tape pair is used as driving energy for another tape pair, and if necessary, the heat generated in this tape pair is used to drive another tape pair. Since it is a multiple effect type that is used as driving energy, the coefficient of performance of the device is significantly increased.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来のヒートポンプ装置における第1
種サイクル線図を示し、第2図は第2種サイクル
線図を示す。第3図は本発明の二重効用型ヒート
ポンプ装置を示し、第4図はその作動を説明する
ための第1種サイクル線図を示す。第5図は本発
明の三重効用型ヒートポンプ装置を示し、第6図
はその作動を説明するための第1種サイクル線図
である。第7図は本発明の二重効用型ヒートポン
プ装置の作動を説明するための第2種サイクル線
図である。 1……密閉容器、2,3,29……隔壁、4…
…第1種サイクルにおける高圧室、4′……第2
種サイクルにおける中圧室、5……第1種サイク
ルにおける低圧室、5′……第2種サイクルにお
ける高圧室、6,6a,6b……第1種サイクル
における中圧室、6′……第2種サイクルにおけ
る低圧室、7,8,44……第1の金属水素化物
を担持するテープ、9,10,45……第2の金
属水素化物を担持するテープ、27,28……熱
回路。
Figure 1 shows the first stage of a conventional heat pump device.
FIG. 2 shows a second type cycle diagram. FIG. 3 shows the dual-effect heat pump device of the present invention, and FIG. 4 shows a type 1 cycle diagram for explaining its operation. FIG. 5 shows the triple effect heat pump device of the present invention, and FIG. 6 is a type 1 cycle diagram for explaining its operation. FIG. 7 is a second type cycle diagram for explaining the operation of the dual-effect heat pump device of the present invention. 1... Airtight container, 2, 3, 29... Partition wall, 4...
...High pressure chamber in the first type cycle, 4'...Second
Medium pressure chamber in the first type cycle, 5...Low pressure chamber in the first type cycle, 5'...High pressure chamber in the second type cycle, 6, 6a, 6b... Medium pressure chamber in the first type cycle, 6'... Low pressure chamber in the second type cycle, 7, 8, 44... Tape supporting the first metal hydride, 9, 10, 45... Tape supporting the second metal hydride, 27, 28... Heat circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 (a) 密閉容器内に隔壁にて区画形成された高
圧室、低圧室及び1以上の中圧室と、 (b) 高圧室と低圧室の間及び各中圧室と低圧室の
間で第1の金属水素化物と作動温度領域で第1
の金属水素化物よりも高い平衡分解圧を有する
第2の金属水素化物をそれぞれ担持し、回転ベ
ルト状に連続走行されるテープ対と、 (c) 高圧室において第1の金属水素化物を担持し
たテープと熱交換可能に熱的に接続された高温
熱媒と、 (d) 高圧室において第2の金属水素化物を担持し
たテープと熱交換可能に熱的に接続された第1
の中温熱媒と、 (e) 中圧室において第1の金属水素化物を担持し
たテープと熱交換可能に熱的に接続された第2
の中温熱媒と、 (f) 上記第1の中温熱媒と第2の中温熱媒を熱的
に接続する熱回路と、 (g) 中圧室において第2の金属水素化物を担持し
たテープと熱交換可能に熱的に接続された第3
の中温熱媒と、 (h) 低圧室において第2の金属水素化物を担持し
たテープと熱交換可能に熱的に接続された低温
熱媒と、 (i) 低圧室において第1の金属水素化物を担持し
たテープと熱交換可能に熱的に接続された第4
の中温熱媒。 とを有し、高圧室において高温熱媒により第1の
金属水素化物を加熱して水素を放出させ、この水
素を第2の金属水素化物に発熱的に吸蔵させ、こ
こに生じる反応熱を上記熱回路により中圧室の第
1の金属水素化物に伝えて、中圧室においてこの
第1の金属水素化物から水素を放出させ、この水
素を第2の金属水素化物に発熱的に吸蔵させると
共に、低圧室において各テープ対の間で第2の金
属水素化物から吸熱的に水素を放出させ、この水
素を第1の金属水素化物に発熱的に吸蔵させて、
上記低温熱媒から冷熱出力を得るか、又は上記第
3の中温熱媒及び/若しくは第4の中温熱媒から
温熱出力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 (a) 密閉容器内に隔壁にて区画形成された高
圧室、低圧室及び1以上の中圧室と、 (b) 高圧室と低圧室の間及び各中圧室と低圧室の
間で第1の金属水素化物と作動温度領域で第1
の金属水素化物よりも高い平衡分解圧を有する
第2の金属水素化物をそれぞれ担持し、回転ベ
ルト状に連続走行されるテープ対と、 (c) 中圧室において第1の金属水素化物を担持し
たテープと熱交換可能に熱的に接続された第1
の中温熱媒と、 (d) 中圧室において第2の金属水素化物を担持し
たテープと熱交換可能に熱的に接続された第2
の中温熱媒と、 (e) 低圧室において第1の金属水素化物を担持し
たテープと熱交換可能に熱的に接続された第3
の中温熱媒と、 (f) 上記第2の中温熱媒と第3の中温熱媒を熱的
に接続する熱回路と、 (g) 高圧室において第2の金属水素化物を担持し
た各テープに熱交換可能に熱的に接続された第
4の中温熱媒と、 (h) 高圧室において第1の金属水素化物を担持し
た各テープに熱交換可能に熱的に接続された高
温熱媒。 とを有し、中圧室において第1の中温熱媒により
第1の金属水素化物を加熱して水素を放出させ、
この水素を第2の金属水素化物に発熱的に吸蔵さ
せ、ここに生じる反応熱を上記熱回路により低圧
室の第1の金属水素化物に伝えて、低圧室におい
てこの第1の金属水素化物から水素を放出させこ
の水素を第2の金属水素化物に吸蔵させると共
に、高圧室において各テープ対の間で第2の金属
水素化物から水素を放出させ、この水素を第1の
金属水素化物に発熱的に吸蔵させて、上記高温熱
媒から温熱出力を得るか、又は上記第1の中温熱
媒及び/又は第4の中温熱媒から冷熱出力を得る
ようにしたことを特徴とするヒートポンプ装置。
[Scope of Claims] 1 (a) A high pressure chamber, a low pressure chamber, and one or more medium pressure chambers defined by partition walls in a closed container; (b) A space between the high pressure chamber and the low pressure chamber and each medium pressure chamber. and the first metal hydride between the low pressure chamber and the first metal hydride in the operating temperature region.
(c) a pair of tapes each carrying a second metal hydride having a higher equilibrium decomposition pressure than the metal hydride, and continuously running in a rotating belt; (c) a tape pair carrying a first metal hydride in a high-pressure chamber; (d) a first high-temperature heating medium thermally connected to the tape in a heat exchange manner;
(e) a second metal hydride-supporting tape thermally connected to the tape supporting the first metal hydride in the medium pressure chamber so as to be capable of heat exchange;
(f) a thermal circuit that thermally connects the first intermediate temperature heating medium and the second intermediate temperature heating medium; (g) a tape supporting a second metal hydride in the intermediate pressure chamber; a third thermally connected for heat exchange with
(h) a low-temperature heating medium thermally connected to the tape supporting the second metal hydride in the low-pressure chamber for heat exchange; (i) the first metal hydride in the low-pressure chamber; A fourth member is thermally connected to the tape carrying the material in a heat exchangeable manner.
Medium temperature heating medium. The first metal hydride is heated with a high-temperature heating medium in a high-pressure chamber to release hydrogen, and this hydrogen is exothermically occluded in the second metal hydride, and the reaction heat generated here is absorbed by the above-mentioned reaction heat. is transmitted to the first metal hydride in the intermediate pressure chamber through a heat circuit, causing hydrogen to be released from the first metal hydride in the intermediate pressure chamber, causing this hydrogen to be exothermically occluded in the second metal hydride, and , causing hydrogen to be endothermically released from the second metal hydride between each pair of tapes in the low pressure chamber, and exothermically occluding the hydrogen in the first metal hydride;
A heat pump device characterized in that a cold output is obtained from the low-temperature heating medium, or a thermal output is obtained from the third intermediate-temperature heating medium and/or the fourth intermediate-temperature heating medium. 2. (a) A high-pressure chamber, a low-pressure chamber, and one or more medium-pressure chambers defined by partition walls in a closed container; (b) Between a high-pressure chamber and a low-pressure chamber and between each medium-pressure chamber and a low-pressure chamber. the first metal hydride and the first in the operating temperature range.
(c) a pair of tapes each supporting a second metal hydride having a higher equilibrium decomposition pressure than the metal hydride and continuously running in a rotating belt; (c) supporting a first metal hydride in an intermediate pressure chamber; The first tape is thermally connected to the tape for heat exchange.
(d) a second metal hydride-supporting tape thermally connected to the tape supporting the second metal hydride in the medium pressure chamber;
(e) a third metal hydride-supporting tape thermally connected to the first metal hydride-supported tape in a low-pressure chamber for heat exchange;
(f) a thermal circuit that thermally connects the second intermediate temperature heating medium and the third intermediate temperature heating medium; (g) each tape supporting a second metal hydride in a high pressure chamber; (h) a fourth intermediate temperature heating medium thermally connected in a heat exchange manner to each of the tapes carrying the first metal hydride in the high pressure chamber; . heating the first metal hydride with a first intermediate temperature heating medium in an intermediate pressure chamber to release hydrogen;
This hydrogen is exothermically occluded in the second metal hydride, and the reaction heat generated therein is transmitted to the first metal hydride in the low pressure chamber through the above-mentioned thermal circuit, and from the first metal hydride in the low pressure chamber. Hydrogen is released and absorbed into the second metal hydride, hydrogen is released from the second metal hydride between each pair of tapes in a high pressure chamber, and the hydrogen is transferred to the first metal hydride to generate heat. A heat pump device characterized in that the heat pump device is configured to occlude the high temperature heat medium to obtain thermal output from the high temperature heat medium or to obtain the cold output from the first medium temperature heat medium and/or the fourth medium temperature heat medium.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01169233U (en) * 1988-05-20 1989-11-29

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