JPS6334461A - 高温蒸気発生ヒ−トポンプ装置 - Google Patents

高温蒸気発生ヒ−トポンプ装置

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JPS6334461A
JPS6334461A JP17656386A JP17656386A JPS6334461A JP S6334461 A JPS6334461 A JP S6334461A JP 17656386 A JP17656386 A JP 17656386A JP 17656386 A JP17656386 A JP 17656386A JP S6334461 A JPS6334461 A JP S6334461A
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JP
Japan
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heat exchanger
medium
pressure side
temperature
line
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Pending
Application number
JP17656386A
Other languages
English (en)
Inventor
正英 岩崎
正雄 中島
井熊 義彦
河合 重征
石川 遼平
駒崎 良夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chuo Denki Kogyo Co Ltd
Sekisui Chemical Co Ltd
Original Assignee
Chuo Denki Kogyo Co Ltd
Sekisui Chemical Co Ltd
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は廃熱を熱源とする水素吸蔵合金を利用した蒸気
発生装とに関する。
従来の技術 高温蒸気発生装置としては、1片くからボイラがあるが
これは燃料を必要とする。また廃熱回収ポ・fうは通常
2.300℃以上の高温捷ガスを熱源とするものである
。比較的低温の廃熱を利用する蒸気発生ヒートポンプ装
置として臭化リチュウム水溶液を吸収液とする吸収式ヒ
ートポンプがある。
発明が解決しようとする問題点 従来80°C前後の廃熱は低落差エネルギーとして捨て
られていた。これを有効に利用しようとする昇温型ヒー
トポンプの研究が各分野で行なわれているが、現在実施
されているものは、殆ど顕熱昇温でありその昇温幅も小
さい、蒸気発生を目的とした吸収式ヒートポンプもある
が1発生蒸気温度が100−110℃、廃熱に対する昇
温幅も20〜30℃と低く利用分野にも制限があった。
本提案は水素吸蔵合金を利用し、発生蒸気120°C以
」二、熱源に対する昇温幅40℃以上のものを得て、一
層利用分野を広げることのできる高温蒸気発生ヒートポ
ンプ装置を提供することを目的とする。
問題点を解決するための手段 この発明は上記問題点を解決するため、水素平衡分解圧
力の異なる水素吸蔵合金をそれぞれ充填した、二基以上
の熱交換器型容器の各々の水素ラインを連通して組とし
た装置の、低圧側熱交換器に熱水循環ライン及びその循
環系に蒸気分離ドラムを、高圧側熱交換器に冷却木循環
ラインを設け、さらに中温熱媒ドラムと各熱交換器の媒
体循環ラインの入口側を接続し、また熱水、冷却木循環
ラインの熱交換器出口側を連絡し、この連絡ラインを中
温熱媒ドラムにつなぎ、廃熱源を中温熱媒に供給、低圧
側熱交換器に中温熱媒を導入して水素を放出、この時高
圧側熱交換器には冷却水を導入して低圧側熱交換器より
放出された水素を吸蔵する9次に高圧側熱交換器に中温
熱媒を導入して水素を放出、この時低圧側熱交換器には
蒸気発生の圧力に相当する飽和温度の熱水を導入し、高
圧側熱交換器より放出された水素を吸蔵、同時に発熱反
応により熱水の一部を蒸発させ、これを蒸気分離ドラム
に導さ、ここで藩気と熱水を分離し高温の蒸気を得る0
分離された熱水は再度低圧側熱交換器に循環供給する。
この時の低圧側熱交換器と高圧側熱交換器に導入する媒
体の交換を配管の各連結箇所に設けた切替弁により行な
い、媒体の自動すJり換えにより連続して高温の蒸気を
発生するようにした。
実施例 本発明の実施例を第1〜4図について詳細説明する。第
1図において、低圧側熱交換器1には作動温度領域にお
ける水素平衡分解圧の低い水素吸蔵合金(MHI)が充
填される。廃熱源18(例えば80℃程度の温廃水)は
中温熱媒ドラム4に供給される。温廃水が清浄な場合は
直接導入してよいがそうでない場合は中の媒体(水)を
温廃水により間接加熱する。加熱された中温熱媒4゛を
ポンプ3、配管5を経て熱交換器1に通しMHIを加温
することにより水素が放出される。また高圧側熱交換器
2には作動温度領域における水素平衡分解圧の高い水素
吸蔵合金(MB2)が充填され、ポンプ6により冷却水
7”を通し冷却されることにより低圧側熱交換器1より
放出された水素を配管8より受は入れMB2に吸蔵する
。なお冷却水7°は冷水塔7で冷却され循環使用される
。19.20は熱交換Jl、2にそれぞれ中温熱媒を供
給した時の戻りラインである。次に切替弁9,10,1
1.12によりそれぞれb’J体を切り升え、高圧側熱
交換器2は中温熱媒4を受は入れることにより水素を放
出する。この特低JH(Ill熱交換器1には発生蒸気
の圧力に相嘉する飽和の熱水14’をポンプ16により
通し、高圧側熱交換器2より放出された水素を吸蔵させ
、この時の発熱反応により熱水の一部を蒸発、別に設け
た蒸気分離ドラム14に導き、ここで蒸気と熱水を分離
し高温の蒸気15を得る。13は給水である0分離され
た熱水14はポンプ16によりp)び低圧側熱交換器に
循環供給する。また低圧側熱交換器と高圧側熱交換器の
一組を二系列設置し交互に!、lJり替え運転すること
により蒸気を連続して発生させることができる。
以上の作動を第2図のサイクル図で説Ij1する。
横軸は絶対温度Tの逆数、縦軸は水素吸蔵合金の水素1
7−自分解圧Pの対数である。線A−BはMHIにおけ
る蒸気発生時の水素の流れでM)12にはTMの温度の
中温熱媒を流し、MHIには温度THの熱水を流すこと
により、それぞれの木、に平衡分解圧にA>Hの圧力落
差ができ、AからBに水素が流れ、B点で水、k吸蔵に
よる発熱反応で蒸気が発生する0次に線C−DはMHI
からMB2に水素を戻す1す生過程でMHIにはTMの
中温熱媒を流しMB2には温度TLの冷却水を流すこと
により、それぞれの水素平衡分解圧にCODの圧力落差
ができCからDに水素が流れる。水素がMB2に戻され
ることにより次の蒸気発生に愉える。このサイクルを用
い連続的に蒸気を発生するには上記装置を二系列設ける
本発明の第1図の装置を用いて行った実験結果は次の通
りであった。MHIとして低圧側La−N i−A l
系合金 42Kg/基、MH2として高圧用La−Ni
−At系合金 42Kg/基を充填した装置の作動対を
二系列おき運転したところ、中温熱媒87℃、冷却水2
3℃で、出力8.0OOKcal/h、110℃の蒸気
を得ることができた。この時の成績係数(回収エネルギ
/投入電気エネルギ)は4.0であった。
第3図は第2図と同じ原理で作動温度領域における木、
+:、 + &分解圧の中間に位訝する水素吸蔵合金を
充填した中圧側熱交換器17(MH3充填)を設置し水
素をぞ没でサイクルする場合のノに気発生ヒートポンプ
装置の実施例を示す、第4IAはその場合のサイクルの
説IJI図である。第3図の装:dによれば第1図のも
のに比べてより高温の蒸気を発生することができる。
つぎに第3図について詳しく説IIする。低圧側熱交換
器lには作動温度領域における水素+自分解圧の低い水
素吸蔵合金(MHI)が充填される。廃熱源18は中温
熱媒ドラム4に供給される。中温熱媒4′をポンプ3.
配管5を経て熱交換器1に通しM)11を加温すること
により水素が放出される。つぎに中圧側熱交換器17に
は、作動温度領域における水素f&分解圧の中位の水素
吸蔵合金(MB2)が充填され、ポンプ6により冷却水
7′を通し冷却されることにより低圧側熱交換器lより
放出された水素を配管8より受入れMB2に吸蔵する。
冷却水7′は冷水塔7で冷却され循環使用される。中圧
側熱交換器17に切替弁21.22を切付えることによ
り中温熱媒4′を通しMB2を加温することにより水素
が放出される。このとき高圧側熱交換器2には作動温度
領域における水素モ衡分解圧の高い水素吸蔵合金(MB
2)が充填され、ポンプ6により冷却水7′を通し冷却
されることにより中圧側熱交換器17より放出された水
素を配管8より受入MH2に吸蔵する。つぎに切妊弁1
1.12により媒体を!illす+)え、高圧側熱交換
器2に中温熱媒4゛を通しM)12を加温することによ
り水素を放出する。この時低圧側熱交換器lには発生蒸
気の圧力に相当する飽和の熱水14’をポンプ16によ
り通し、高圧側熱交換′JA2より放出された水素を吸
蔵させ、この時の発熱反応により熱水の一部を蒸発、別
に設けた蒸気分離ドラム14に導き、ここでl入気と熱
水を分離し高温の蒸気15を得る。
13は給水である0分離された熱水14はポンプ16に
より再び低圧側熱交換器に循環供給する。
また低圧側熱交換器と中圧側熱交換器と高圧側熱交換器
の一組を二系列+i装置し交1ににν」り科え運転する
ことにより蒸気をI!1!続して発生させることができ
る。この第3図の実施例は、第2図の実施例の二段サイ
クルに比べて三段サイクルである為、より高温のノへ気
を発生させることができる。
以りの作動を第4図のサイクル図で説明する。
横軸は絶対温度Tの逆数、縦軸は水素吸蔵合金の水素モ
衡分解圧Pの対数である。線A−BはMHIにおけるノ
^気発生時の水素の流れでMB2にはTMの温度の中温
熱媒を流し、MHIには温度THの熱水を流すことによ
り、それぞれの水素平衡分解圧にA>Bの圧力落差がで
き、AからBに水素が流れ、B点で水素吸蔵による発熱
反応で蒸気が発生する0次に線C−DはMHIからMB
2に水素を戻すp)生過程でMHIにはTMの中温熱媒
を流し、MB2には温度TLの冷却水を流すことにより
、それぞれの水素平衡分解圧にCODの圧力楽さができ
CからDに水素が流れる0次に線E−FはMB2からM
B2に水素を戻す再生過程でMB2にはTMの中温熱媒
を流し、MB2には温度TLの冷却水を流すことにより
、それぞれの水、t; 1+−自分解圧にELFの圧力
落差ができEからFに水素が流れる。水素がMH2に戻
されることにより次の蒸気発生に備える。このサイクル
を用い連続的に蒸気を発生させるためには上記装置を二
基列設ける。
本発明の第3図の装置を用いて行なった実験結果は次の
通りであった。MHIとして低圧用La−Ni−Al系
合金 105Kg/基、M H2としてMm−Nt−A
I−Fe系合金 120Kg/基、MH3として中圧用
La−N(−Al系合金 100Kg/基を充填した装
置の作動対を二基列おき運転したところ、中温熱媒82
℃、冷却水25℃で、出力20,000Kcal/h、
120℃の蒸気を得ることができた。この時の成績係数
(回収エネルギ/投入電気エネルギ)は3.0であった
。また出力を14.000K c a l / hまで
絞ると発生蒸気温度は135℃まであげることができた
発明の効果 本発明の装置は上記構成であるので、水素吸蔵合金の水
素の吸蔵による発熱及び水素の放出による吸熱反応を利
用し、80℃前後の温廃水により蒸気発生を行なうこと
ができるため、従来の蒸気発生装この代表であるボイラ
ーが重油や灯油をたいてノベ気を発生させるのに比べて
燃費がまったく不要になり、多少のポンプ動力を消費す
るだけでよい、また飽和温度の熱水を循環し、熱交換器
内で熱水の一部のみを蒸発させる゛ので、蒸発伝熱によ
る大きな伝熱係数がとれるほか、熱水の温度が飽和温度
であるため、加圧水方式に比べて第21閾のB点の温度
が低くてすみA>Hの圧力落差を大きく取れるので蒸発
量が増大する。そして低圧側熱交換器および蒸気分離ド
ラムの設計圧力も低くてよい、また発生落気は従来の低
温廃熱利用による蒸気発生ヒートポンプ装こに比べては
るかに高い温度の蒸気を得ることができ、利用分野を大
幅に広げることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す装は構成図。 第2図は第1図の装置の作動を説明するためのサイクル
図、第3図は水素を3段でサイクルする場合の一実施例
を示す装と構成図、第4図は第3図の装置の作動サイク
ル図。 l・・・低圧側熱交換器  2・・・高圧側熱交換器4
・・・中温熱媒ドラム  4゛・・・中温熱媒7 ’ 
、、、冷却水     8・・・水素配管14・・・蒸
気分離ドラム 14’・・・熱水     15・・・蒸気17・・・
中圧側熱交換器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 作動温度領域において水素平衡分解圧力の異なる水素吸
    蔵合金をそれぞれ充填した、二基以上の熱交換器型容器
    の各々の水素ラインを連通させ組としたヒートポンプ装
    置において、熱交換器二基一組の場合は、低圧側熱交換
    器に熱水循環ライン及びその循環系に蒸気分離ドラムを
    、高圧側熱交換器に冷却水循環ラインを設け、さらに熱
    源が供給される中温熱媒ドラムを設け、このドラムと熱
    水及び冷却水循環ラインの各熱交換器入口側を接続し、
    また各熱交換器の媒体出口側の連絡ラインと中温熱媒ド
    ラムを戻りラインでつなぎ、熱交換器三基一組の場合は
    、低圧側熱交換器、高圧側熱交換器のほかに中圧側熱交
    換器を設け、前記同様低圧側熱交換器に熱水循環ライン
    及びその循環系に蒸気分離ラインを、高圧側熱交換器に
    冷却木循環ラインを設けると共に、中圧側熱交換器の媒
    体入口ラインを高圧側熱交換器の中温熱媒供給ラインと
    低圧側熱交換器の冷却水循環ライン入口側につなぎ、さ
    らに中圧側熱交換器の媒体出口ラインは各熱交換器の媒
    体出口側連絡ライン及び冷却水循環ライン出口側につな
    ぎ、上記各熱交換器媒体入出口に自動切替弁を配設した
    ことを特徴とする高温蒸気発生ヒートポンプ装置。
JP17656386A 1986-07-28 1986-07-28 高温蒸気発生ヒ−トポンプ装置 Pending JPS6334461A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003097616A (ja) * 2001-09-27 2003-04-03 Hideo Hanada 物体保持機構及びこれを用いた球体回収装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57115655A (en) * 1981-01-06 1982-07-19 Sekisui Chemical Co Ltd Heat pump apparatus
JPS60101459A (ja) * 1983-11-08 1985-06-05 日本鋼管株式会社 金属水素化物を内蔵した熱交換装置

Patent Citations (2)

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