JPS634111B2 - - Google Patents
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- JPS634111B2 JPS634111B2 JP6465581A JP6465581A JPS634111B2 JP S634111 B2 JPS634111 B2 JP S634111B2 JP 6465581 A JP6465581 A JP 6465581A JP 6465581 A JP6465581 A JP 6465581A JP S634111 B2 JPS634111 B2 JP S634111B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は熱エネルギー取得方法及び装置に関す
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a thermal energy acquisition method and apparatus.
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.
近年、このような金属水素化物の特性を利用し
て冷熱や温熱を得るための方法及びそのための装
置が種々提案されているが、効率が一般に低いた
め、その改善が要請されている。 In recent years, various methods and devices for obtaining cold or hot heat using the characteristics of metal hydrides have been proposed, but the efficiency is generally low, so improvements are required.
第1a図は、平衡分解圧特性の異なる二種の金
属水素化物M1H及びM2Hを用いる従来の熱エネ
ルギー取得方法のサイクル線図であり、横軸は絶
対温度Tの逆数、縦軸は平衡分解圧Pの対数を示
す。このサイクル線図によつて、温熱又は冷熱を
取得する場合のカルノー成績係数COPを求めて
みる。当初、M1Hは水素を十分に吸蔵しており、
M2Hは水素を放出しつくしているとし、サイク
ルにおいて水素1モルが吸蔵又は放出され、この
際の反応熱をそれぞれΔH1及びΔH2とする。
M1Hに温度THにおいて高温熱媒からΔH1の熱を
与えて水素を放出させ(点A)、この水素を温度
TM(<TH)にてM2Hに吸蔵させると、M2Hは
ΔH2の熱を発生する(点B)。 Figure 1a is a cycle diagram of a conventional thermal energy acquisition method using two metal hydrides M 1 H and M 2 H with different equilibrium decomposition pressure characteristics, where the horizontal axis is the reciprocal of the absolute temperature T and the vertical axis is represents the logarithm of the equilibrium decomposition pressure P. Using this cycle diagram, we will calculate the Carnot coefficient of performance COP when obtaining hot or cold heat. Initially, M 1 H had sufficient hydrogen storage;
Assuming that M 2 H has released all hydrogen, 1 mole of hydrogen is occluded or released during the cycle, and the reaction heats at this time are ΔH 1 and ΔH 2 , respectively.
Heat of ΔH 1 is applied to M 1 H from a high temperature heating medium at temperature T H to release hydrogen (point A), and this hydrogen is
When M 2 H is occluded at T M (< TH ), M 2 H generates heat of ΔH 2 (point B).
次に、M1Hを中温熱媒にて温度TMに冷却する
と共に、M2Hを低温熱媒にて温度TL(<TM)に
冷却すると、分解平衡圧差によつてM2HはΔH2
の熱を吸熱して水素を放出し(C点)、この水素
をM1Hが吸蔵し、ΔH1の熱を発生する(点D)。
そこで、M1Hを再び温度THに加熱し、M2Hを温
度TMに加熱すれば1サイクルが完結する。 Next, when M 1 H is cooled to a temperature T M using a medium-temperature heating medium and M 2 H is cooled to a temperature T L (<T M ) using a low-temperature heating medium, M 2 H is reduced due to the decomposition equilibrium pressure difference. is ΔH 2
It absorbs heat and releases hydrogen (point C), and this hydrogen is absorbed by M 1 H, generating heat of ΔH 1 (point D).
Therefore, one cycle is completed by heating M 1 H to temperature T H again and heating M 2 H to temperature T M.
上記したサイクルにおいて、高温熱媒を高温駆
動熱源とし、中温熱媒として冷却水を用い、低温
熱媒を冷却負荷に接続して、点AにΔH1の熱に
入力し、点B及びCでの発熱ΔH2及びΔH1を系
外に排出することにより、点Dで冷熱ΔH2を得
ることができる。この冷熱サイクルにおけるカル
ノー成績係数は、平衡分解圧特性を示す直線の傾
きが反応熱に等しい、即ち、ΔH1ΔH2である
ことを考慮して、上記した説明から明らかなよう
に、
COPc=ΔH2/ΔH11 ……(1)
である。 In the above cycle, the high temperature heating medium is used as the high temperature driving heat source, cooling water is used as the medium temperature heating medium, the low temperature heating medium is connected to the cooling load, and heat of ΔH 1 is input to point A, and at points B and C. Cold heat ΔH 2 can be obtained at point D by discharging the heat generated ΔH 2 and ΔH 1 from the system. As is clear from the above explanation, the Carnot coefficient of performance in this cooling/heating cycle is calculated as follows, considering that the slope of the straight line representing the equilibrium decomposition pressure characteristics is equal to the heat of reaction, that is, ΔH 1 ΔH 2.As is clear from the above explanation, COP c = ΔH 2 /ΔH 1 1 ...(1).
一方、高温熱媒を高温駆動熱源とし、低温熱媒
として例えば冷却水を用いれば、中温熱媒から点
B及びDにおいて温熱を取得することができる。
このような温熱取得サイクルを後述する別の温熱
取得サイクルと区別するために、ここでは第1種
温熱取得サイクルと称する。この第1種温熱取得
サイクルにおけるカルノー成績係数は、点Aに
ΔH1の熱を入力し、点B及びDからΔH1+ΔH2
の温熱を出力として取得するから、
COPH1=ΔH1+ΔH2/ΔH1=1+COPc=2 ……(2)
である。 On the other hand, if the high-temperature heating medium is used as a high-temperature driving heat source and cooling water is used as the low-temperature heating medium, heat can be obtained at points B and D from the medium-temperature heating medium.
In order to distinguish such a heat acquisition cycle from another heat acquisition cycle described later, it will be referred to as a first type heat acquisition cycle here. The Carnot coefficient of performance in this first-class heat acquisition cycle is to input heat of ΔH 1 to point A, and from points B and D to ΔH 1 +ΔH 2
Since the thermal energy of is obtained as output, COP H1 = ΔH 1 + ΔH 2 /ΔH 1 = 1 + COP c = 2...(2).
なお、実際のサイクルにおいては、点A,D間
及び点B,C間での加熱、冷却に伴う熱損失が避
けられないので、実際の成績係数は上記の値より
も相当に小さい。 Note that in an actual cycle, heat loss due to heating and cooling between points A and D and between points B and C is unavoidable, so the actual coefficient of performance is considerably smaller than the above value.
次に、第1b図に第2種温熱取得サイクルを示
す。このサイクルにおいては、当初、M2Hは十
分に水素を吸蔵しており、M1Hは水素を放出し
つくしているとし、中温の駆動熱源により温度
TMにてM2HにΔH2の熱を与えて水素を放出させ
(点A)、平衡分解圧差を利用してこの水素を温度
TH(>TM)でM1Hに吸蔵させる(点B)。この
際、M1HはΔH1の熱を発生するので、これを温
熱出力として得る。次に、低温熱媒によつて
M2Hを温度TL(<TM)に冷却する一方、M1Hを
温度TMに冷却し、両者の平衡分解圧差によつて
M1Hから水素を放出させ(点C)、M2Hに吸蔵
させる(点D)。このとき、M1Hには駆動熱源か
らΔH1の熱を与え、M2Hが発生する熱ΔH2は低
温熱媒に排出する。従つて、この第2種温熱サイ
クルの成績係数COPH2は、
COPH2=ΔH1/ΔH1+ΔH2=0.5 ……(3)
である。 Next, FIG. 1b shows a second type heat acquisition cycle. In this cycle, initially, M 2 H has absorbed enough hydrogen, and M 1 H has completely released hydrogen, and the temperature is increased by a medium-temperature driving heat source.
At T M, heat of ΔH 2 is applied to M 2 H to release hydrogen (point A), and this hydrogen is heated to a temperature using the equilibrium decomposition pressure difference.
It is occluded by M 1 H at T H (>T M ) (point B). At this time, since M 1 H generates heat of ΔH 1 , this is obtained as thermal output. Next, by using a low-temperature heating medium,
M 2 H is cooled to a temperature T L (<T M ), while M 1 H is cooled to a temperature T M , and due to the equilibrium decomposition pressure difference between the two,
Hydrogen is released from M 1 H (point C) and absorbed into M 2 H (point D). At this time, heat of ΔH 1 is applied to M 1 H from the driving heat source, and heat ΔH 2 generated by M 2 H is discharged to the low-temperature heat medium. Therefore, the coefficient of performance COP H2 of this second type thermal cycle is COP H2 = ΔH 1 /ΔH 1 +ΔH 2 =0.5 (3).
ほとんどの金属水素化物についてΔH2≦ΔH1
であるから、原理的にはCOPcが1を越えること
はほぼ不可能であり、従つて、COPH1が2を越え
ることもほぼ不可能である。ない、冷熱又は第1
種温熱取得サイクルにおいて点A,D間及び点
B,C間の加熱、冷却による熱損失を考慮する
と、一般にTHがある限界を越えると成績係数が
低下する傾向がある。第2種温熱サイクルは、中
温の駆動熱源を用いて高温の熱エネルギーを取得
するものであるが、本来、その成績係数は非常に
小さい。 ΔH 2 ≦ΔH 1 for most metal hydrides
Therefore, in principle, it is almost impossible for COP c to exceed 1, and therefore, it is almost impossible for COP H1 to exceed 2. No, cold or heat
Considering the heat loss due to heating and cooling between points A and D and between points B and C in the seed temperature heat acquisition cycle, the coefficient of performance generally tends to decrease when T H exceeds a certain limit. The second type thermal cycle uses a medium-temperature driving heat source to obtain high-temperature thermal energy, but its coefficient of performance is originally very small.
このように従来の方法はいずれも成績係数が低
い。本発明はこのような問題を解決するためにな
されたものであつて、成績係数が改善された熱エ
ネルギー取得方法及びそのための装置を提供する
ことを目的とする。 As described above, all conventional methods have low coefficients of performance. The present invention was made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide a thermal energy acquisition method with an improved coefficient of performance and an apparatus therefor.
本発明は、作動温度範囲において平衡分解圧の
低い第1の金属水素化物(M1H)と平衡分解圧
の高い第2の金属水素化物(M2H)を用い、第
1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2の金属水素化物に発熱的に吸蔵さ
せ、次に、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
熱的に吸蔵させるサイクルを有し、金属水素化物
の水素吸蔵に伴う発熱を温熱として取得し、又は
金属水素化物の水素放出に伴う吸蔵を冷熱として
取得する熱エネルギー取得方法において、第2の
金属水素化物の水素吸蔵によつて生じた熱を、水
素を吸蔵している第1の金属水素化物に与えてこ
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ことを特
徴とするものである。 The present invention uses a first metal hydride (M 1 H) with a low equilibrium decomposition pressure and a second metal hydride (M 2 H) with a high equilibrium decomposition pressure in the operating temperature range. Release hydrogen endothermically from
A cycle in which this hydrogen is exothermically occluded in a second metal hydride, then hydrogen is endothermically released from the second metal hydride, and this hydrogen is exothermically occluded in the first metal hydride. In the thermal energy acquisition method, in which the heat generated due to hydrogen storage of the metal hydride is acquired as thermal heat, or the storage due to hydrogen release of the metal hydride is acquired as cold heat, the hydrogen storage of the second metal hydride is The heat thus generated is applied to a first metal hydride that occludes hydrogen to release hydrogen from the first metal hydride, and the hydrogen is occluded in a second metal hydride. That is.
以下に実施例を示す図面に基づいて本発明を説
明する。本発明の方法においては、M1HとM2H
の組が複数段に設けられる。第2a図は2段と
し、M1HとM2Hの粗を2つとした冷熱又は温熱
取得サイクルを示し、M1HとM2Hの一つの組内
での水素移動を実線で表わし、単なる組間での水
素移動を破線で表わすこととする。 The present invention will be described below based on drawings showing examples. In the method of the present invention, M 1 H and M 2 H
The sets are provided in multiple stages. FIG. 2a shows a cold or hot heat acquisition cycle with two stages and two coarses of M 1 H and M 2 H, and the hydrogen transfer within one set of M 1 H and M 2 H is represented by a solid line, The simple movement of hydrogen between pairs is shown by a broken line.
第1の組において、高温熱媒にてM1Hを温度
T1に加熱し、ΔH1の熱を与えて水素を放出させ
(点A)、この水素を温度T2hでM2Hに吸蔵させる
(点B)ことは前記した従来サイクルと同じであ
るが、本発明においては、この間に第2の組の
M1Hを温度T2l(<T2h)に保つと共に、M1Hよ
りも平衡分解圧が小さくなるように選んだ温度
T3lにM2Hを保ち、このようにして、第1の組の
M2H(以下、(M2H)1と表わす。他の金属水素化
物についても同じである。)が発生したΔH2の熱
を温度T2lの(M1H)2に与え、ΔH2/ΔH1モルの
水素を放出させ(点C)、この水素を温度T3lの
(M2H)2に吸蔵させる(点D)。このとき、
(M2H)2は(ΔH2/ΔH1)ΔH2の熱を発生する
が、この熱は温度T3lの中温熱媒に排出する。 In the first set, M 1 H is the temperature in the high temperature heating medium.
Heating to T 1 and applying heat of ΔH 1 to release hydrogen (point A), and absorbing this hydrogen into M 2 H at temperature T 2h (point B) are the same as in the conventional cycle described above. , in the present invention, the second set of
The temperature is chosen so that M 1 H is kept at temperature T 2 l (< T 2 h) and the equilibrium decomposition pressure is lower than that of M 1 H.
Keeping M 2 H at T 3 l, in this way the first set of
The heat of ΔH 2 generated by M 2 H (hereinafter referred to as (M 2 H) 1. The same applies to other metal hydrides) is given to (M 1 H) 2 at a temperature of T 2 l, and ΔH 2 /ΔH One mole of hydrogen is released (point C) and this hydrogen is stored in (M 2 H) 2 at a temperature T 3 l (point D). At this time,
(M 2 H) 2 generates heat of (ΔH 2 /ΔH 1 )ΔH 2 , which is discharged to an intermediate temperature heating medium at a temperature of T 3 l.
次に、温度T2hの(M2H)1と温度T3lの
(M2H)2を共に低温熱媒にて温度T4に冷却し、温
度T1の(M1H)1と温度T2lの(M1H)2を共に温度
T3hに冷却し、(M2H)1及び(M2H)2がらそれぞ
れ同一組内のM1Hに水素を移動させる(点E)。
従つて、温度T3hは、この温度におけるM1Hが
温度T4におけるM2Hよりも低い平衡分解圧を有
するように選ばれる。このとき、(M2H)1は温度
T4の低温熱源よりΔH2の熱を奪い、(M2H)2は
ΔH2 2/ΔH1の熱を奪う。(M1H)1は水素の吸蔵
に伴つてΔH1の熱を発生し、(M1H)2は(ΔH2/
ΔH1)ΔH1(=ΔH2)の熱を発生する。この熱は
温度T3hの熱媒に排出する。 Next, both (M 2 H) 1 at a temperature of T 2 h and (M 2 H) 2 at a temperature of T 3 l are cooled to a temperature of T 4 using a low-temperature heating medium, and (M 1 H) 1 at a temperature of T 1 is and temperature T 2 l (M 1 H) 2 together with temperature
After cooling to T 3 h, hydrogen is transferred from (M 2 H) 1 and (M 2 H) 2 to M 1 H in the same set (point E).
Therefore, the temperature T 3 h is chosen such that M 1 H at this temperature has a lower equilibrium decomposition pressure than M 2 H at temperature T 4 . At this time, (M 2 H) 1 is the temperature
It takes away the heat of ΔH 2 from the low temperature heat source of T 4 , and (M 2 H) 2 takes away the heat of ΔH 2 2 /ΔH 1 . (M 1 H) 1 generates heat of ΔH 1 as it absorbs hydrogen, and (M 1 H) 2 generates heat of (ΔH 2 /
ΔH 1 ) generates heat of ΔH 1 (=ΔH 2 ). This heat is discharged to a heating medium at a temperature T 3 h.
従つて、サイクルに入力された熱は点Aにおけ
るΔH1であり、出力としての冷熱は点Eにおけ
るΔH2+ΔH2 2/ΔH1であるから、冷熱取得サイ
クルの成績係数は
COPc=ΔH2+ΔH2 2/ΔH1/ΔH1
=ΔH2(ΔH1+ΔH2)/ΔH1 2
であり、ΔH1ΔH2として
COPc2 ……(4)
である。 Therefore, the heat input to the cycle is ΔH 1 at point A, and the cold heat output is ΔH 2 +ΔH 2 2 /ΔH 1 at point E, so the coefficient of performance of the cold heat acquisition cycle is COP c = ΔH 2 +ΔH 2 2 /ΔH 1 /ΔH 1 =ΔH 2 (ΔH 1 +ΔH 2 )/ΔH 1 2 , and as ΔH 1 ΔH 2 , COP c 2 ...(4).
また、雑DとFで温熱出力を取得する第1種温
熱サイクルの成績係数は、サイクルに入力された
熱が点AにおけるΔH1であるから、
COPH1=ΔH1+ΔH2+ΔH2 2/ΔH1/ΔH1
=ΔH1 2+ΔH1ΔH2+ΔH2 2/ΔH2 2
ここでΔH1ΔH2であるから、
COPH13 (5)
となる。 In addition, the coefficient of performance of the first type thermal cycle that obtains thermal output with miscellaneous D and F is that the heat input to the cycle is ΔH 1 at point A, so COP H1 = ΔH 1 +ΔH 2 +ΔH 2 2 /ΔH 1 /ΔH 1 =ΔH 1 2 +ΔH 1 ΔH 2 +ΔH 2 2 /ΔH 2 2Here, since ΔH 1 ΔH 2 , COP H1 3 ( 5 ) is obtained.
これらの成績係数を前記式(1)及び(2)と比較すれ
ば明らかなように、本発明によれば成績係数が格
段に改善される。 As is clear from comparing these coefficients of performance with Equations (1) and (2) above, the present invention significantly improves the coefficient of performance.
M1HとM2Hの組を3組以上設ける場合も同様
であり、点Dにおける(M2H)2が発生した熱を
さらに(M1H)3に与えて水素を発生させ、この
水素を(M2H)3に吸蔵させるのであり、理論上
はM1HとM2Hの組数が増加するにつれてカルノ
ー成績係数も向上する。 The same is true when three or more pairs of M 1 H and M 2 H are provided, and the heat generated by (M 2 H) 2 at point D is further applied to (M 1 H) 3 to generate hydrogen, and this Hydrogen is absorbed into (M 2 H) 3 , and theoretically, as the number of pairs of M 1 H and M 2 H increases, the Carnot coefficient of performance also improves.
上記の例においては、簡単のため、M1Hと
M2Hの組を2つ使用した例を説明したが、M1H
とM2Hの組と作動温度の近似するM1H′と
M2H′の組を使用するものであつてもよいのは当
然である。 In the above example, for simplicity, M 1 H and
I explained an example using two sets of M 2 H, but M 1 H
and M 2 H, and M 1 H′ which approximates the operating temperature.
Of course, it is also possible to use a set of M 2 H′.
第2b図に本発明による第2種温熱取得サイク
ルを示す。このサイクルにおいては、(M1H)1に
温度T2でΔH1の熱を与えて水素を発生させ(点
A)、この水素を温度T3hで(M2H)1に吸蔵させ
る(点B)。このとき(M2H)1が発生した熱ΔH2
を温度T3l(<T3h)の(M1H)2に与え、ΔH2/
ΔH1モルの水素を発生させ(点C)、この水素を
温度T4の(M2H)2に吸蔵させる(点D)。このと
き、(M2H)2はΔH2 2/ΔH1の熱を発生するが、
この熱は低温熱媒に排出する。 FIG. 2b shows a second type heat acquisition cycle according to the present invention. In this cycle, heat of ΔH 1 is applied to (M 1 H) 1 at temperature T 2 to generate hydrogen (point A), and this hydrogen is occluded in (M 2 H) 1 at temperature T 3 h ( Point B). At this time, the heat generated by (M 2 H) 1 ΔH 2
is given to (M 1 H) 2 at temperature T 3 l (< T 3 h), and ΔH 2 /
ΔH 1 mole of hydrogen is generated (point C) and this hydrogen is occluded in (M 2 H) 2 at temperature T 4 (point D). At this time, (M 2 H) 2 generates heat of ΔH 2 2 /ΔH 1 ,
This heat is discharged to a low temperature heat transfer medium.
次に、(M2H)1と(M2H)2を温度T2に加熱し、
それぞれにΔH2及びΔH2 2/ΔH1の熱を与えて水
素を放出させ、(M1H)1と(M1H)2を温度T1にて
この水素を吸蔵させる。このとき、(M1H)1は
ΔH1の熱を発生し、(M1H)2はΔH2の熱を発生す
る。これらの熱を温熱として取得する。 Then, (M 2 H) 1 and (M 2 H) 2 are heated to a temperature T 2 ,
Heat of ΔH 2 and ΔH 2 2 /ΔH 1 is applied to each to release hydrogen, and (M 1 H) 1 and (M 1 H) 2 are caused to absorb this hydrogen at a temperature T 1 . At this time, (M 1 H) 1 generates heat of ΔH 1 , and (M 1 H) 2 generates heat of ΔH 2 . This heat is obtained as thermal heat.
このようなサイクルを第2a図のサイクルと比
較して明らかなように、第2b図における点Aか
らB、及び点CからDへの水素移動、並びに点B
からCへの反応熱の供与は、第2a図における点
AからB、及び点CからDへの水素移動、並びに
点BからCへの反応熱の供与にそれぞれ対応し、
また、第2b図における点EからFへの水素移動
も第2a図における点EからFへの水素移動に対
応する。即ち、第2a図と第2b図のサイクル
は、点A→B→C→Dのサイクル要素と、点E→
Fのサイクル要素からなる点が共通しており、こ
れら二つのサイクル要素を作動させる温度レベル
が相互に逆転しているだけであると理解できる。 Comparing such a cycle with the cycle in Figure 2a, it is clear that hydrogen transfers from point A to B and from point C to D in Figure 2b, as well as from point B
The donation of the heat of reaction from to C corresponds to the hydrogen transfer from point A to B and from point C to D in FIG. 2a, and the donation of the heat of reaction from point B to C, respectively,
Furthermore, hydrogen transfer from point E to F in FIG. 2b also corresponds to hydrogen transfer from point E to F in FIG. 2a. That is, the cycles in FIGS. 2a and 2b consist of the cycle elements of points A→B→C→D and the points E→
It can be understood that they have in common that they consist of F cycle elements, and the only difference is that the temperature levels at which these two cycle elements are operated are mutually reversed.
従つて、カルノー成績係数は、サイクルへの入
力が点A及びEにおけるΔH1+ΔH2+ΔH2 2/
ΔH1、サイクルからの出力が点FにおけるΔH1
+ΔH2であるから、
COPH2=ΔH1(ΔH1+ΔH2)/ΔH1 2+ΔH1ΔH2+ΔH2
2
ここでΔH1ΔH2とすると
COPH2=2/3 (6)
となる。前記式(5)と比べて成績係数が向上する。 Therefore, the Carnot coefficient of performance indicates that the input to the cycle is ΔH 1 +ΔH 2 +ΔH 2 2 / at points A and E.
ΔH 1 , the output from the cycle is ΔH 1 at point F
+ΔH 2 , so COP H2 = ΔH 1 (ΔH 1 +ΔH 2 )/ΔH 1 2 +ΔH 1 ΔH 2 +ΔH 2
2Here , assuming ΔH 1 ΔH 2 , COP H2 = 2/3 (6). The coefficient of performance is improved compared to the above formula (5).
なお、第2b図において点EとAの温度T2は
必らずしも同一である必要はない。また、第2
a,b図において、温度T2l及びT3lは点Bから
点Cへの温度供与が行なわれる程度にそれぞれ温
度T2h及びT3hより低ければよいことは明らかで
あろう。 In addition, in FIG. 2b, the temperatures T 2 at points E and A do not necessarily have to be the same. Also, the second
It will be clear that in figures a and b, the temperatures T 2 l and T 3 l need only be lower than the temperatures T 2 h and T 3 h, respectively, to the extent that temperature transfer from point B to point C takes place.
尚、これまで説明した例のように第1、の組の
第2の金属水素化物の水素吸蔵によつて生じた熱
を第2の組の第1の金属水素化物に与えて、この
第1の金属水素化物から水素を放出させるのを同
時進行的に行なわせてもよいが、第1の組の第2
の金属水素化物で生じた熱を一旦別の蓋熱槽に蓄
め、これを不連続的に逐次取り出し、第2の組の
第1の金属水素化物に与えることも可能である。
更に、複数の組の金属水素化物の間で生成熱の交
換をするのではなく、M1HとM2Hの組において
第2a図における点BでM2Hから生じた熱を蓄
熱槽に蓄め、E→Fの反応を終了させたM1Hに
蓄熱した熱を与えて、同じM1HとM2HにC→D
の反応を行なわせることも可能である。 In addition, as in the example explained so far, the heat generated by the hydrogen storage of the second metal hydride of the first group is given to the first metal hydride of the second group, and the first metal hydride of the second group is heated. Hydrogen may be released from the second metal hydride of the first set simultaneously.
It is also possible to temporarily store the heat generated in the first metal hydride in another lid heat tank, take it out one after another in a discontinuous manner, and give it to the first metal hydride in the second set.
Furthermore, rather than exchanging the heat of formation between multiple sets of metal hydrides, the heat generated from M 2 H in the set of M 1 H and M 2 H is transferred to a heat storage tank at point B in Figure 2a. The stored heat is given to M 1 H, which has completed the E→F reaction, and the same M 1 H and M 2 H undergo C→D.
It is also possible to carry out the following reaction.
次に、本発明の方法を実施するための装置につ
いて説明する。 Next, an apparatus for carrying out the method of the present invention will be described.
本発明による装置は、作動温度範囲において平
衡分解圧の低い第1の金属水素化物と平衡分解圧
の高い第2の金属水素化物を用い、第1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2の金属水素化物に発熱的に吸蔵させ、次に、
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
蔵させるサイクルを有し、金属水素化物の水素吸
熱に伴う発熱を温熱として取得し、又は金属水素
化物の水素放出に伴う吸熱を冷熱として取得する
熱エネルギー取得装置において、各組が第1の金
属水素化物を内蔵した第1の反応容器とこれに水
素が連通し得るように連結された第2の金属水素
化物を内蔵した第2の反応容器とからなる第1の
組及び第2の組と、第1の組の第2の反応容器と
第2の組の第1の反応容器とを熱交換させる熱交
換器とを有し、第1の組において第1の金属水素
化物に水素を放出させ、この水素を第2の金属水
素化物に発熱的に吸蔵させ、この水素吸蔵によつ
て生じた熱を第2の組の第1の金属水素化物に与
えて、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の組の第2の金属水素化物に
吸蔵させるようにしたことを特徴とするものであ
る。 The device according to the present invention uses a first metal hydride with a low equilibrium decomposition pressure and a second metal hydride with a high equilibrium decomposition pressure in the operating temperature range, and causes the first metal hydride to endothermically release hydrogen. , this hydrogen is exothermically occluded in a second metal hydride, and then,
having a cycle in which hydrogen is endothermically released from the second metal hydride and exothermically absorbed in the first metal hydride, and the heat generated by the hydrogen absorption of the metal hydride is obtained as thermal heat; Alternatively, in a thermal energy acquisition device that acquires heat absorption accompanying hydrogen release from a metal hydride as cold heat, each set is connected to a first reaction vessel containing a first metal hydride so that hydrogen can communicate with the first reaction vessel. a first set and a second set consisting of a second reaction vessel containing a second metal hydride; a second reaction vessel of the first set and a first reaction vessel of the second set; a heat exchanger for exchanging heat between the first metal hydride and the second metal hydride; The heat thus generated is applied to the first metal hydride of the second set to release hydrogen from the first metal hydride and absorb this hydrogen into the second metal hydride of the second set. This feature is characterized in that it allows the user to
また、更には本発明の装置は、作動温度範囲に
おいて平衡分解圧の低い第1の金属水素化物と平
衡分解圧の高い第2の金属水素化物を用い、第1
の金属水素化物から吸熱的に水素放出させ、この
水素を第2の金属水素化物に発熱的に吸蔵させ、
次に、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
に吸蔵させるサイクルを有し、金属水素化物の水
素吸蔵に伴う発熱を温熱として取得し、又は金属
水素化物の水素放出に伴う吸熱を冷熱として取得
する熱エネルギー取得装置において、各組が第1
の金属水素化物を内蔵した第1の反応容器とこれ
に水素が連通し得るように連結された第2の金属
水素化物を内蔵した第2の反応容器とからなる第
1の組及び第2の組と、第1の組の第2の反応容
器と第2の組の第1の反応容器とを熱交換させる
熱交換器とを有し、第1の組において第1の金属
水素化物に水素を放出させ、この水素を第2の金
属水素化物に発熱的に吸蔵させ、この水素吸蔵に
よつて生じた熱を第2の組の第1の金属水素化物
に与えて、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の組の第2の金属水素化
物に吸蔵させると共に、第1及び第2の組に対称
的に第3及び第4の組を有し、かつ、対応する第
1及び第3の組、並びに第2及び第4の組におい
て第1の反応容器を相互に熱交換させる熱交換器
と、第2の反応容器を相互に熱交換させる熱交換
器とを有し、対応する各組において、一方の組が
高い温度域で水素の放出、吸蔵を終了し、他方の
組が低い温度域で水素の放出、吸蔵を終了したと
き、対応する反応容器間で熱交換させるようにし
たことを特徴とするものである。 Furthermore, the apparatus of the present invention uses a first metal hydride with a low equilibrium decomposition pressure and a second metal hydride with a high equilibrium decomposition pressure in the operating temperature range, and
causing hydrogen to be released endothermically from a second metal hydride, and exothermically occluding this hydrogen in a second metal hydride;
Next, it has a cycle in which hydrogen is endothermically released from the second metal hydride and this hydrogen is exothermically absorbed into the first metal hydride, and the heat generated by hydrogen absorption in the metal hydride is converted into heat. In a thermal energy acquisition device that acquires hydrogen from a metal hydride or acquires heat absorption accompanying hydrogen release from a metal hydride as cold energy, each set is
a first reaction vessel containing a metal hydride and a second reaction vessel containing a second metal hydride connected to the first reaction vessel so that hydrogen can communicate therewith; and a second reaction vessel containing a second metal hydride. and a heat exchanger for exchanging heat between the second reaction vessel of the first set and the first reaction vessel of the second set, and in the first set, hydrogen is added to the first metal hydride. is released, the hydrogen is exothermically stored in a second metal hydride, and the heat generated by the hydrogen storage is imparted to the first metal hydride of the second set to absorb the hydrogen into the first metal hydride. releasing hydrogen from a hydride and occluding the hydrogen in a second metal hydride of a second set, and having third and fourth sets symmetrically to the first and second sets, and , a heat exchanger for mutually exchanging heat between the first reaction vessels and a heat exchanger for mutually exchanging heat between the second reaction vessels in the corresponding first and third sets and the second and fourth sets. and in each corresponding set, when one set finishes releasing and storing hydrogen in a high temperature range and the other set finishes releasing and storing hydrogen in a low temperature range, the corresponding reaction vessel The feature is that heat is exchanged between the two.
第3図に本発明の装置の一実施例を示す。 FIG. 3 shows an embodiment of the apparatus of the present invention.
この装置は2段サイクルを行なうバツチ式熱エ
ネルギー取得装置である。1,3,5,7は
M1Hを内蔵した反応容器、2,4,6,8は
M2Hを内蔵した反応容器であつて、1と2が第
1の組をなし、3と4が第2の組をなす。同様に
5と6が第3の組、7と8が第4の組をなし、5
乃至8の反応容器は、それぞれ1乃至4の反応容
器に対して対称に配設されており、1乃至4の反
応容器が行なうサイクルから半サイクル遅れで同
じ作動を行なう。 This device is a batch type thermal energy acquisition device that performs a two-stage cycle. 1, 3, 5, 7 are
Reaction vessels containing M 1 H, 2, 4, 6, 8 are
It is a reaction vessel containing M 2 H, in which 1 and 2 form a first set, and 3 and 4 form a second set. Similarly, 5 and 6 form the third set, 7 and 8 form the fourth set, and 5
The reaction vessels 1 to 8 are arranged symmetrically with respect to the reaction vessels 1 to 4, and perform the same operation half a cycle later than the cycle performed by the reaction vessels 1 to 4.
温度T1の高温熱媒23が反応容器1にポンプ
9によつて熱交換可能に接続されていると共に、
温度T3の中温熱媒(例えば冷却水)24が反応
容器1,3及び4にポンプ10,11によつて熱
交換可能に接続されており、さらに温度T4の低
温熱媒25が反応容器2及び4にポンプ13,1
4によつて熱交換可能に接続されている。また、
反応容器2と3との間で熱交換できるように熱交
換器31が設けられている。熱交換器31は例え
ばポンプ17を備えた熱媒循環管である。M1H
とM2Hとの間の水素移動を可能にするために、
反応容器1と2の間、及び3と4の間にそれぞれ
制御弁26,27を備えた水素連通管41,42
が配設されている。 A high temperature heat medium 23 at a temperature T 1 is connected to the reaction vessel 1 by a pump 9 for heat exchange, and
A medium-temperature heat medium (for example, cooling water) 24 at a temperature of T 3 is connected to the reaction vessels 1, 3, and 4 for heat exchange by pumps 10, 11, and a low-temperature heat medium 25 at a temperature of T 4 is connected to the reaction vessels 1, 3, and 4 for heat exchange. Pump 13,1 to 2 and 4
4 for heat exchange. Also,
A heat exchanger 31 is provided so that heat can be exchanged between reaction vessels 2 and 3. The heat exchanger 31 is, for example, a heat medium circulation pipe equipped with a pump 17. M 1 H
To allow hydrogen transfer between and M 2 H,
Hydrogen communication pipes 41 and 42 provided with control valves 26 and 27 between reaction vessels 1 and 2 and between reaction vessels 3 and 4, respectively.
is installed.
前記したように、反応容器5乃至8はそれぞれ
反応容器1乃至4と対称をなし、同様にして高
温、中温及び低温熱媒に接続され、反応容器6と
7の間にはポンプ18を備えた熱交換器32が配
設され、反応容器5と6との間、及び反応容器7
と8の間にはそれぞれ制御弁28,29を備えた
水素連通管43,44が配設されている。 As mentioned above, the reaction vessels 5 to 8 were symmetrical to the reaction vessels 1 to 4, respectively, and were similarly connected to high temperature, medium temperature, and low temperature heating medium, and a pump 18 was provided between reaction vessels 6 and 7. A heat exchanger 32 is provided between reaction vessels 5 and 6 and between reaction vessel 7.
and 8, hydrogen communication pipes 43 and 44 are provided with control valves 28 and 29, respectively.
さらに第3図の本発明装置においては、反応容
器自体の加熱、冷却に伴う熱損失を少なくするた
めに、反応容器1乃至4と対称をなす反応容器5
乃至8との間にそれぞれポンプ19乃至22を備
えた熱媒循環管が熱交換器33乃至36として配
設されている。反応容器と熱媒との熱交換、反応
容器間の熱交換及び水素連通管の開閉はポンプや
制御弁、また、図示しないが熱媒流路に設けた切
換弁等を時間的に制御して行なつてサイクルを完
成する。 Furthermore, in the apparatus of the present invention shown in FIG. 3, in order to reduce heat loss due to heating and cooling of the reaction vessels themselves, a reaction vessel 5 is arranged symmetrically with reaction vessels 1 to 4.
Heat medium circulation pipes each having pumps 19 to 22 are disposed between the heat exchangers 33 to 8 and the heat exchangers 33 to 36, respectively. Heat exchange between the reaction vessel and the heat medium, heat exchange between the reaction vessels, and opening/closing of the hydrogen communication pipe are performed by temporally controlling pumps, control valves, and switching valves (not shown) provided in the heat medium flow path. complete the cycle.
第4図にM1HとしてLaNi4.7Al0.3の水素化物、
M2HとしてLaNi5の水素化物を用いた場合の冷
熱及び第1種温熱取得サイクルを示し、第5図に
前記装置の作動のタイミングチヤートを示す。 Figure 4 shows the hydride of LaNi 4.7 Al 0.3 as M 1 H,
The cold heat and first type heat acquisition cycles are shown when LaNi 5 hydride is used as M 2 H, and FIG. 5 shows a timing chart of the operation of the device.
サイクルの出発点として、第1の組の反応容器
1及び2はそれぞれ点A及びFにあつて、
(M2H)1から(M1H)1への水素移動が完了し、第
2の組の反応容器3及び4もそれぞれ点A及びF
にあつて、(M2H)2から(M1H)2への水素移動が
完了し、また、反応容器1乃至4とそれぞれ対応
し、かつ、半サイクル遅れで作動する反応容器5
乃至8については、第3の組の反応容器5及び6
がそれぞれ点C及びDにあつて、(M1H)1から
(M2H)1への水素移動が完了し、第4の組の反応
容器7及び8がそれぞれ点B及びEにあつて、反
応容器7は反応容器6から熱を供与させて水素を
放出し、反応容器8はこの水素を吸蔵した時点を
考える。これらの反応容器の作動位置を第4図及
び第5図に示す。 As the starting point of the cycle, the first set of reaction vessels 1 and 2 are at points A and F, respectively;
The hydrogen transfer from (M 2 H) 1 to (M 1 H) 1 is completed and the second set of reaction vessels 3 and 4 are also at points A and F respectively.
In this case, hydrogen transfer from (M 2 H) 2 to (M 1 H) 2 is completed, and reaction vessels 5, which correspond to reaction vessels 1 to 4 and operate with a half-cycle delay,
For 8 to 8, the third set of reaction vessels 5 and 6
are at points C and D, respectively, the hydrogen transfer from (M 1 H) 1 to (M 2 H) 1 is completed, and the fourth set of reaction vessels 7 and 8 are at points B and E, respectively. , the reaction vessel 7 releases hydrogen by supplying heat from the reaction vessel 6, and the reaction vessel 8 stores this hydrogen. The operating positions of these reaction vessels are shown in FIGS. 4 and 5.
サイクルにおけるステツプ1は対称に配設され
ている対応する反応容器間の熱交換であつて、反
応容器1と5、2と6、3と7、4と8との間で
それぞれ熱交換器33,34,35及び36を介
して熱交換を行ない、次のステツプである各反応
容器の加熱又は冷却に要する温熱量又は冷熱量を
少なくする。この熱交換ステツプ終了後の各反応
容器のサイクル線図上の位置は、第5図のステツ
プ1欄の右端に示す。 Step 1 in the cycle is heat exchange between corresponding reaction vessels arranged symmetrically, with heat exchanger 33 between reaction vessels 1 and 5, 2 and 6, 3 and 7, and 4 and 8, respectively. , 34, 35, and 36 to reduce the amount of hot or cold heat required for the next step of heating or cooling each reaction vessel. The position of each reaction vessel on the cycle diagram after the completion of this heat exchange step is shown at the right end of the step 1 column in FIG.
ステツプ2は、熱交換終了後の反応容器1,5
及び7を熱媒との熱交換によつて所定の温度にま
で加熱又は冷却する温度設定であり、反応容器1
を高温熱媒23によつて点Cの位置まで加熱し、
一方、反応容器5及び7を低温熱媒25によつて
共に点Aまで冷却する。他の反応容器は特に加熱
又は冷却せず、放置する。 Step 2 is to remove the reaction vessels 1 and 5 after the heat exchange is completed.
and 7 to a predetermined temperature by heat exchange with a heating medium.
is heated to the position of point C by high-temperature heating medium 23,
On the other hand, both reaction vessels 5 and 7 are cooled to point A by the low-temperature heating medium 25. Other reaction vessels are left alone without being heated or cooled.
次に、ステツプ3として、制御弁26,27,
28及び29を開き、すべての水素連通管を開状
態にし、反応容器1から2へ、3から4へ、6か
ら5へ及び8から7に水素を移動させる。反応容
器1から2への水素移動はサイクル線図において
は、点CからDへの水素移動であり、同様に反応
容器3から4、6から5及び8から7への水素移
動はそれぞれ点BからE、点FからA及び点Fか
らAへの水素移動である。このステツプにおい
て、反応容器6及び8は、M2Hからの水素放出
に伴い、低温熱源25より熱を奪い、反応容器
4,5及び7は水素の吸蔵に伴い、熱を中温熱媒
24に与える。従つて、高温熱媒23を駆動熱源
とし、中温熱媒24を例えば冷却水とし、低温熱
媒25を冷却負荷に接続すれば、冷房機能が得ら
れ、一方高温及び低温熱媒25を駆動熱源とし、
中温熱媒24を暖房負荷に接続すれば暖房機能が
得られる。このようにして、ステツプ3にて半サ
イクルが終了する。 Next, as step 3, the control valves 26, 27,
28 and 29, all hydrogen communication pipes are opened, and hydrogen is transferred from reaction vessels 1 to 2, 3 to 4, 6 to 5, and 8 to 7. Hydrogen transfer from reaction vessel 1 to 2 is hydrogen transfer from point C to D in the cycle diagram, and similarly hydrogen transfer from reaction vessel 3 to 4, 6 to 5, and 8 to 7 is at point B, respectively. to E, from point F to A, and from point F to A. In this step, reaction vessels 6 and 8 remove heat from low-temperature heat source 25 as hydrogen is released from M 2 H, and reaction vessels 4, 5 and 7 transfer heat to medium-temperature heat medium 24 as hydrogen is absorbed. give. Therefore, if the high temperature heat medium 23 is used as a driving heat source, the medium temperature heat medium 24 is used as cooling water, and the low temperature heat medium 25 is connected to a cooling load, a cooling function can be obtained, while the high temperature and low temperature heat medium 25 are used as a driving heat source. year,
A heating function can be obtained by connecting the medium temperature heat medium 24 to a heating load. In this way, the half cycle ends at step 3.
ステツプ3の終了時には、反応容器1乃至8は
それぞれ点C,D,B,E,A,F,A及びFの
位置にあり、反応容器1乃至4の位置は反応容器
5乃至8のステツプ開始時の位置に相当する。従
つて、後半のステツプ4〜6からなる半サイクル
は反応容器1乃至4の作動と反応容器5乃至8の
作動と交替するのみであるから、説明を省略す
る。 At the end of step 3, reaction vessels 1 to 8 are at points C, D, B, E, A, F, A and F, respectively, and the positions of reaction vessels 1 to 4 are the same as those of reaction vessels 5 to 8 at the start of the step. Corresponds to the hour position. Therefore, in the latter half cycle consisting of steps 4 to 6, the operation of reaction vessels 1 to 4 and the operation of reaction vessels 5 to 8 are only alternated, and the explanation thereof will be omitted.
以上の作動に基づいて装置の成績係数を求め
る。計算を簡単化するために、ここでも反応容器
1と2との間、及び5と6との間の水素移動量を
1モルとし、M1H及びM2Hの反応水素量1モル
当りの反応熱をそれぞれΔH1及びΔH2とし、ま
た、金属水素化物及び反応容器の反応水素量1モ
ル当りの熱容量をすべてJとする。さらに、反応
容器間の熱交換において、高温の反応容器の温度
Th、低温の反応容器の温度をTc、ThとTcの中
点に相当する温度をTm、即ち、(Th+Tc)/2
をTm、熱交換後の高温の反応容器の温度をTh′、
低温の反応容器の温度をTc′として、熱交換効率
ηを次のように定める。 The coefficient of performance of the device is determined based on the above operations. In order to simplify the calculation, the amount of hydrogen transferred between reaction vessels 1 and 2 and between reaction vessels 5 and 6 is assumed to be 1 mole, and the amount of hydrogen transferred per 1 mole of reaction hydrogen of M 1 H and M 2 H is calculated as follows. Let the heat of reaction be ΔH 1 and ΔH 2 , respectively, and let J be the heat capacity per mole of reaction hydrogen of the metal hydride and the reaction vessel. Furthermore, in heat exchange between reaction vessels, the temperature of the high temperature reaction vessel is
Th, the temperature of the low-temperature reaction vessel is Tc, the temperature corresponding to the midpoint of Th and Tc is Tm, that is, (Th + Tc) / 2
Tm, the temperature of the high temperature reaction vessel after heat exchange is Th′,
Letting the temperature of the low-temperature reaction vessel be Tc', the heat exchange efficiency η is determined as follows.
η=Th−Th′/Th−Tm=Tc−Tc′/Tc−Tm
Tmは反応容器間の熱交換が完全に行なわれた
場合の各反応容器の温度を意味する。熱交換効率
ηを用いれば、熱交換後の高温の反応容器の温度
は
Th′=Th−η(Th−Tc)/2
で与えられ、低温の反応容器の温度は
Tc′=Tc+η(Tc−Th)/2
で与えられる。 η=Th-Th'/Th-Tm=Tc-Tc'/Tc-Tm Tm means the temperature of each reaction vessel when heat exchange between the reaction vessels is complete. Using the heat exchange efficiency η, the temperature of the high temperature reaction vessel after heat exchange is given by Th′=Th−η(Th−Tc)/2, and the temperature of the low temperature reaction vessel is given by Tc′=Tc+η(Tc− Th)/2.
第4図において、点CとAの反応容器を熱交換
させるとき、それぞれ点M及びGに至り、点Dと
Fの反応容器を熱交換させるとき、それぞれ点N
及びHに至り、また、点BとAの反応容器を熱交
換させるとき、それぞれ点K及びIに至り、点E
とFの反応容器を熱交換させるとき、それぞれ点
L及びJに至るとする。 In FIG. 4, when the reaction vessels at points C and A are subjected to heat exchange, they reach points M and G, respectively, and when the reaction vessels at points D and F are exchanged heat, they are reached at point N, respectively.
and H, and when the reaction vessels at points B and A are subjected to heat exchange, points K and I are reached respectively, and point E is reached.
Suppose that when the reaction vessels of and F are subjected to heat exchange, they reach points L and J, respectively.
そこで、サイクル線図において点C,D,B,
A(E),Fの温度をそれぞれT1,T2h,T2l,
T3,T4とすると、ステツプ2において反応容器
1を点GからCに加熱するために必要な熱量はJ
(T1−T3)(1−η/2)であり、次に、ステツ
プ3において(M1H)1から(M2H)1へ水素を移
動させるのに必要な熱量はΔH1である。このと
き、(M2H)1は水素吸蔵に伴つてΔH2の熱を発生
するが、このうち、反応容器2を点HからDに加
熱するためにJ(T2h−T4)(1−η/2)の熱量
から消費されるので、反応容器3にはΔH2−J
(T2h−T4)(1−η/2)の量が与えられる。こ
の熱量は、反応容器3を点IからBに加熱するた
めに消費される熱を除いて、点BからE、即ち
(M1H)2から(M2H)2への水素移動に供与され、
これによつて移動する水素量をxモルとすると、
反応容器3を点IからBに加熱するために必要な
熱はxJ(T2l−T3)(1−η/2)、水素移動に供
される熱量はxΔH1、従つて、点Eで(M2H)2が
発生する熱はxΔH2である。 Therefore, in the cycle diagram, points C, D, B,
The temperatures of A(E) and F are T 1 , T 2 h, T 2 l, respectively.
T 3 and T 4 , the amount of heat required to heat the reaction vessel 1 from point G to C in step 2 is J
(T 1 − T 3 )(1−η/2), and then the amount of heat required to transfer hydrogen from (M 1 H) 1 to (M 2 H) 1 in step 3 is ΔH 1 . be. At this time, (M 2 H) 1 generates heat of ΔH 2 as it absorbs hydrogen, but of this, J(T 2 h−T 4 )( 1-η/2), so the reaction vessel 3 has ΔH 2 −J
The quantity (T 2 h−T 4 )(1−η/2) is given. This amount of heat contributes to hydrogen transfer from point B to E, i.e. from (M 1 H) 2 to (M 2 H) 2 , excluding the heat consumed to heat the reaction vessel 3 from point I to B. is,
If the amount of hydrogen transferred by this is x mole, then
The heat required to heat the reaction vessel 3 from point I to B is xJ(T 2 l−T 3 )(1−η/2), and the amount of heat provided for hydrogen transfer is xΔH 1 , therefore, at point E The heat generated by (M 2 H) 2 is xΔH 2 .
なお、xは次の式から得られる。 Note that x can be obtained from the following equation.
x=ΔH2−J(T2h−T4)(1−η/2)−xJ(T
2l−T3)(1−η/2)/ΔH1
一方、点FからA、即ち、(M2H)2から
(M1H)2への水素移動に伴つて、反応容器6は低
温熱媒25よりΔH2−J(T2h−T4)(1−η/
2)の熱を奪い、反応容器8は同じくx(ΔH2−
J(T3−T4)(1−η/2)の熱を奪う。 x= ΔH2 −J( T2h − T4 )(1−η/2)−xJ(T
2 l−T 3 )(1−η/2)/ΔH 1 On the other hand, as hydrogen moves from point F to A, that is, from (M 2 H) 2 to (M 1 H) 2 , the reaction vessel 6 From the low-temperature heating medium 25, ΔH 2 −J(T 2 h−T 4 )(1−η/
2), and the reaction vessel 8 also receives x(ΔH 2 −
Removes heat from J(T 3 −T 4 )(1−η/2).
以上で前半の半サイクルが終了し、この半サイ
クルにおいて、装置を駆動するために高温熱媒2
3より装置に入力した熱量は
ΔH1+J(T1−T3)(1−η/2) (7)
であり、低温熱媒25から取得した熱量は
ΔH2−J(T2h−T4)(1−η/2)+xΔH2
−J(T3−T4)(1−η/2)) (8)
であり、装置が中温熱媒24に放出した熱量は
ΔH1−J(T1−T3)(1−η/2)+ΔH2
−J(T2h−T4)(1−η/2)+x(ΔH2
−J(T3−T4)(1−η/2)) (9)
である。 This completes the first half cycle, and in this half cycle, high temperature heat medium 2 is used to drive the device.
3, the amount of heat input to the device is ΔH 1 +J(T 1 −T 3 )(1−η/2) (7), and the amount of heat obtained from the low-temperature heating medium 25 is ΔH 2 −J(T 2 h−T 4 )(1-η/2)+xΔH2 - J( T3 - T4 )(1-η/2)) (8), and the amount of heat released by the device to the medium temperature heating medium 24 is ΔH1 -J( T 1 −T 3 ) (1−η/2)+ΔH 2 −J(T 2 h−T 4 )(1−η/2)+x(ΔH 2 −J(T 3 −T 4 )(1−η/ 2)) (9).
後半の半サイクルについても上記式(7),(8)及び
(9)は同様に得られるから、結局、冷熱取得成績係
数は
COPc=(8)/(7) (10)
第1種温熱取得成績係数は
COPH1=(9)/(7)=((7)+(8))/(7)=1+COPc(11)
となる。 For the latter half cycle, the above equations (7), (8) and
Since (9) can be obtained in the same way, the cold heat gain coefficient of performance is COP c = (8)/(7) (10) The first type heat gain coefficient of performance is COP H1 = (9)/(7) = ( (7)+(8))/(7)=1+COP c (11).
そこで、LaNi4.7Al0.3については、ΔH1=8.1
(Kcal/モルH2)、LaNi5についてはΔH2=7.4
(Kcal/モルH2)とし、Jとして、計算の過程を
省略するが、妥当な値0.04Kcal/モルH2・℃を
選び、T1=140℃、T2h=85℃、T2l=80℃、T3
=40℃、T4=10℃とし、ηに対するCOPcの変化
を第6a図実線にて示す。 So for LaNi 4.7 Al 0.3 , ΔH 1 = 8.1
(Kcal/mole H 2 ), ΔH 2 = 7.4 for LaNi 5
(Kcal/mol H2 ), and as J, we will omit the calculation process, but choose a reasonable value of 0.04Kcal/mol H2・℃, T 1 = 140℃, T 2 h = 85℃, T 2 l =80℃, T3
= 40°C, T 4 = 10°C, and the change in COP c with respect to η is shown by the solid line in Figure 6a.
従来の装置におけるCOPcを求めるために、第
4図において点B,E,F,Aのサイクルを考え
ると、反応容器間での熱交換後、容器1を点Iか
らBに加熱するためのJ(T2l−T3)(1−η/
2)と、(M1H)1に水素を放出させるためにΔH1
の熱量を入力し、出力としては、(M2H)2の反応
熱ΔH2から反応容器間の熱交換後の反応容器2
を点HからFに冷却するための冷熱J(T3−T4)
(1−η/2)を減じた冷熱が得られるから、
COPc=ΔH2−J(T3−T4)(1−η/2)/ΔH1+J
(T2l−T3)(1−η/2)(12)
で与えられる。ηに対するCOPcの変化を第6a
図破線Iで示す。通常、η≧0.5としてよいから、
本発明によれば成績係数が向上することが明らか
である。 To determine the COP c in the conventional apparatus, consider the cycle of points B, E, F, and A in Figure 4. J(T 2 l−T 3 )(1−η/
2) and ΔH 1 to make (M 1 H) 1 release hydrogen.
Input the heat amount of (M 2 H) 2 and the reaction heat ΔH 2 of reaction vessel 2 after heat exchange between the reaction vessels.
Cold heat J (T 3 − T 4 ) for cooling from point H to F
(1-η/2) can be obtained, so COP c =ΔH 2 −J(T 3 −T 4 )(1−η/2)/ΔH 1 +J
It is given by (T 2 l−T 3 )(1−η/2)(12). The change in COP c with respect to η is shown in 6th a.
It is indicated by the broken line I in the figure. Normally, η≧0.5 is sufficient, so
It is clear that the present invention improves the coefficient of performance.
なお、従来のサイクルとして第4図の点C,
E,F,Aのサイクルを考えると、COPcは式(12)
においてT2lをT1と置換すれば得られ、ηに対す
るCOPcの変化は第6a図破線で示され、COPc
の改善が容易に理解されよう。 In addition, as for the conventional cycle, point C in Fig. 4,
Considering the cycle of E, F, A, COP c is expressed as Equation (12)
is obtained by replacing T 2 l with T 1 in , and the variation of COP c with respect to η is shown by the dashed line in Figure 6a, and COP c
The improvement will be easily understood.
第2種温熱取得サイクルを第7図に示す、前記
したように、点CからD、BからE及びFからA
への水素移動が第4図の同一符号間の水素移動に
対応し、かつ、点BからDへの反応熱の供与も対
応するので、サイクルの作動の説明は省略する。 The second type heat acquisition cycle is shown in FIG. 7, as described above, from point C to D, from B to E, and from F to A.
Since the hydrogen transfer to corresponds to the hydrogen transfer between the same symbols in FIG. 4, and the transfer of reaction heat from point B to D also corresponds, a description of the operation of the cycle will be omitted.
第2種温熱取得サイクルでは点Cにおいて ΔH1−J(T1−T2)(1−η/2) (13) が入力され、点Fにおいて ΔH2+I(T2−T3h)(1−η/2)+x(ΔH2 +J(T2−T4)(1−η/2)) (14) が入力される。 In the second type heat acquisition cycle, ΔH 1 −J(T 1 −T 2 )(1−η/2) (13) is input at point C, and ΔH 2 +I(T 2 −T 3 h)( 1−η/2)+x(ΔH 2 +J(T 2 −T 4 )(1−η/2)) (14) is input.
x=ΔH2−J(T2−T3h)(1−η/2)/ΔH1+J
(T1−T3l)(1−η/2)
である。 x=ΔH 2 −J(T 2 −T 3 h)(1−η/2)/ΔH 1 +J
(T 1 −T 3 l)(1−η/2).
一方、点Aで得られる温熱出力は H1−J(T1−T2)(1−η/2)+x(ΔH1 −J(T1−T3l)(1−η/2) (15) であるから、 COPH2=(15)/((13)+(14)) (16) となる。On the other hand, the thermal output obtained at point A is H 1 - J (T 1 - T 2 ) (1 - η/2) + x (ΔH 1 - J (T 1 - T 3 l) (1 - η/2) ( 15), so COP H2 = (15)/((13)+(14)) (16).
ここで、T1=120℃、T2=80℃、T3h=40℃、
T3l=35℃、T4=0℃として、ηに対するCOPH2
の変化を第8図に実線で示す。 Here, T 1 = 120℃, T 2 = 80℃, T 3 h = 40℃,
COP H2 for η, assuming T 3 l = 35℃, T 4 = 0℃
The change in is shown in FIG. 8 by a solid line.
従来のサイクルとして点C,D,F,Aのサイ
クルを考えると
COPH2=ΔH1−J(T1−T2)(1−η/2)/ΔH1+ΔH
2−J(T1−2T2+T3h)(1−η/2)
であり、ηに対するCOPH2の変化を第8図破線I
にて示す。また、従来のサイクルとして点C,
E,F,Aのサイクルを考えると、
COPH2=ΔH1−J(T1−T2)(1−η/2)/ΔH1+ΔH
2−J(T1−T2)(1−η/2)+J(T2−T4)(1−
η/2)
である。ηに対するこのCOPH2の変化を第8図破
線で示す。 Considering the cycle of points C, D, F, and A as a conventional cycle, COP H2 = ΔH 1 − J (T 1 − T 2 ) (1−η/2)/ΔH 1 +ΔH
2 −J(T 1 −2T 2 +T 3 h)(1−η/2), and the change in COP H2 with respect to η is shown by the broken line I in Figure 8.
Shown in Also, as a conventional cycle, point C,
Considering the cycle of E, F, A, COP H2 = ΔH 1 − J (T 1 − T 2 ) (1−η/2)/ΔH 1 + ΔH
2 −J(T 1 −T 2 )(1−η/2)+J(T 2 −T 4 )(1−
η/2). The change in COP H2 with respect to η is shown by the broken line in Figure 8.
上記の第3図に示される本発明装置において
は、対称的に位置する反応容器1と5、2と6、
3と7、4と8間で、水素の放出、吸蔵が終了し
た時点で対応する反応容器間で熱交換させ、熱損
失を減少させて装置の成績係数を更に向上させる
ものであるが、各反応容器間のこの反応駆動伴な
わない熱交換を省略しても本発明装置が成立つの
は容易に理解されよう。 In the apparatus of the present invention shown in FIG. 3 above, reaction vessels 1 and 5, 2 and 6, located symmetrically,
Between 3 and 7 and 4 and 8, heat is exchanged between the corresponding reaction vessels when hydrogen release and storage are completed, reducing heat loss and further improving the coefficient of performance of the device. It will be easily understood that the apparatus of the present invention can be implemented even if this heat exchange that does not involve driving the reaction between reaction vessels is omitted.
即ち、第3図の装置の各反応容器間の反応駆動
を伴なわない熱交換を省略することによつて、第
3図に示されるポンプ19乃至22及び熱交換器
33乃至36の設置は必要なく、その運転に関わ
る付属設備、動力源も必要としない利点が得られ
る。更には、装置の出力が不連続になる不利を除
けば、反応容器5,6,7,8の系列を省略する
ことも可能である。 That is, by omitting heat exchange that does not involve reaction drive between the reaction vessels of the apparatus shown in FIG. 3, the installation of pumps 19 to 22 and heat exchangers 33 to 36 shown in FIG. 3 is unnecessary. The advantage is that no additional equipment or power source is required for its operation. Furthermore, it is also possible to omit the series of reaction vessels 5, 6, 7, 8, except for the disadvantage that the output of the apparatus becomes discontinuous.
次に更に別の本発明装置を説明する。この発明
の装置は、作動温度範囲において平衡分解圧の低
い第1の金属水素化物と平衡分解圧の高い第2の
金属水素化物を用い、第1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2の金属水
素化物に発熱的に吸蔵させ、次に、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るサイク
ルを有し、金属水素化物の水素吸蔵に伴う発熱を
温熱として取得し、又は金属水素化物の水素放出
に伴う吸熱を冷熱として取得する熱エネルギー取
得装置において、各組が第1の金属水素化物を内
蔵した第1の反応容器とこれに水素が連通し得る
ように連結された第2の金属水素化物を内蔵した
第2の反応容器と、第2の反応容器の第2の金属
水素化物の水素吸蔵によつて生じた熱を受け、且
つその熱を第1の反応容器の第1の金属水素化物
に与える蓄熱槽とからなることを特徴とするもの
である。 Next, another device of the present invention will be explained. The device of the present invention uses a first metal hydride with a low equilibrium decomposition pressure and a second metal hydride with a high equilibrium decomposition pressure in the operating temperature range, and causes the first metal hydride to endothermically release hydrogen. , this hydrogen is exothermically occluded in a second metal hydride, then hydrogen is endothermically released from the second metal hydride, and this hydrogen is exothermically occluded in the first metal hydride. In a thermal energy acquisition device that has a cycle and acquires the heat generated by hydrogen absorption of a metal hydride as thermal heat, or acquires the heat absorbed due to hydrogen release of a metal hydride as cold heat, each set is a first metal hydride. a second reaction vessel containing a second metal hydride connected to the first reaction vessel so that hydrogen can communicate therewith; and a second reaction vessel containing a second metal hydride in the second reaction vessel. It is characterized by comprising a heat storage tank that receives heat generated by hydrogen storage and provides the heat to the first metal hydride in the first reaction vessel.
第9図にこの発明装置の一実施例を示す。1,
3はM1Hを内蔵した反応容器、2,4はM2Hを
内蔵した反応容器であり、反応容器1,2及び反
応容器3,4はそれぞれ組をなしている。温度
T1の高温熱媒23はポンプ9によつて熱交換可
能に反応容器1,3に接続されており、温度T3
の中温熱媒24が反応容器1,2,3,4にポン
プ10,11によつて熱交換可能に且つ接続可能
に接続されており、更に温度T4の低温熱媒25
が反応容器2,4にポンプ13によつて接続され
ている。 FIG. 9 shows an embodiment of the inventive device. 1,
3 is a reaction vessel containing M 1 H, 2 and 4 are reaction vessels containing M 2 H, and reaction vessels 1 and 2 and reaction vessels 3 and 4 form a set, respectively. temperature
The high temperature heat medium 23 at T 1 is connected to the reaction vessels 1 and 3 by a pump 9 so as to be able to exchange heat, and the temperature T 3
A medium-temperature heat medium 24 is connected to the reaction vessels 1, 2, 3, and 4 by pumps 10, 11 in a heat exchangeable and connectable manner, and a low-temperature heat medium 25 at a temperature of T4 is
are connected to the reaction vessels 2 and 4 by a pump 13.
反応容器1,2,3,4の間に蓄熱槽45が設
けられている。蓄熱槽45は熱交換器29,3
0,31,32によつてそれぞれ反応容器2,
4,1,3と接続されており、反応容器2,4の
発生する熱を受け、適宜反応容器1,3に蓄積し
た熱を与えることができるようになされている。
熱交換器29,30,31,32はそれぞれポン
プ15,16,17,18が備えられている。 A heat storage tank 45 is provided between the reaction vessels 1, 2, 3, and 4. The heat storage tank 45 is the heat exchanger 29, 3
0, 31 and 32 respectively indicate reaction vessel 2,
4, 1, and 3, so that the heat generated by the reaction vessels 2 and 4 can be received, and the heat accumulated in the reaction vessels 1 and 3 can be given to the reaction vessels 1 and 3 as appropriate.
The heat exchangers 29, 30, 31, and 32 are equipped with pumps 15, 16, 17, and 18, respectively.
反応容器1と2の間、及び3と4の間には制御
弁26,27を備えた水素連通管41,42が配
設されている。反応容器1,3の間、及び2と4
の間には、ポンプ19,20を備えた熱交換器3
3,34が配設されている。尚、熱媒流路に設け
られる切換弁等は省略してある。 Hydrogen communication pipes 41 and 42 equipped with control valves 26 and 27 are provided between reaction vessels 1 and 2 and between 3 and 4. Between reaction vessels 1 and 3, and between 2 and 4
In between is a heat exchanger 3 equipped with pumps 19 and 20.
3 and 34 are arranged. Note that switching valves and the like provided in the heat medium flow path are omitted.
第9図の本発明装置において、M1Hとして
LaNi4.7Al0.3の水素化物、M2HとしてLaNi5の水
素化物を用いた場合の冷熱及び第1種温熱取得作
動を第4図を利用して説明する。サイクルの出発
点として反応容器1,2はそれぞれ点A及び点F
にあつて、M2HからM1Hへの水素移動は完了
し、反応容器3,4はそれぞれ点C及び点Dにあ
つて、M1HからM2Hへの水素移動が完了してい
る状態を考える。 In the device of the present invention shown in FIG. 9, as M 1 H
The cold heat and type 1 heat acquisition operations when using a hydride of LaNi 4.7 Al 0.3 and a hydride of LaNi 5 as M 2 H will be explained using FIG. 4. As the starting point of the cycle, reaction vessels 1 and 2 are at points A and F, respectively.
At this time, the hydrogen transfer from M 2 H to M 1 H has been completed, and the reaction vessels 3 and 4 are at points C and D, respectively, and the hydrogen transfer from M 1 H to M 2 H has been completed. Think about the situation you are in.
次に、制御弁26,27を閉じ、熱交換器3
3,34によつて反応容器1と3、及び2と4の
間で熱交換させると、反応容器1,2,3,4は
それぞれ点K,L,M,Nに至る。次に、反応容
器1は高温熱媒23で点Cまで加熱し、反応容器
3は中温熱媒24で点Aまで冷却する。そして、
制御弁26,27を開き、反応容器1と2は点
C,D間でM1H→M2Hの水素移動を行ない、反
応容器3と4は点A,F間でM2H→M1Hの水素
移動を行なう。点Fにおいて(M2H)4から水素
放出に伴い、低温熱媒25より熱を奪い、点Dに
おいて(M2H)2の水素吸蔵に伴つて発生する熱
T2は熱交換器29によつて蓄熱槽45に蓄熱さ
れる。従つて、高温熱媒23を駆動熱源とし、中
温熱媒24を外気とし、低温熱媒25を冷却負荷
に接続すれば冷房機能が得られ、一方、高温熱媒
23及び低温熱媒25を駆動熱源とし、中温熱媒
24を暖房負荷に接続すれば暖房機能が得られ
る。反応容器1,2,3,4は熱交換及び加熱、
冷却を介して次のとおりに移動して次のステツプ
(当初の状態)に進む。 Next, the control valves 26 and 27 are closed, and the heat exchanger 3
3 and 34 between reaction vessels 1 and 3 and 2 and 4, reaction vessels 1, 2, 3, and 4 reach points K, L, M, and N, respectively. Next, the reaction vessel 1 is heated to point C using the high temperature heating medium 23, and the reaction vessel 3 is cooled to point A using the medium temperature heating medium 24. and,
Control valves 26 and 27 are opened, and reaction vessels 1 and 2 transfer hydrogen from M 1 H to M 2 H between points C and D, and reaction vessels 3 and 4 transfer hydrogen from M 2 H to M between points A and F. Performs 1H hydrogen transfer. At point F, heat is taken from the low-temperature heating medium 25 as hydrogen is released from (M 2 H) 4 , and at point D, heat is generated as hydrogen is absorbed by (M 2 H) 2 .
T 2 is stored in the heat storage tank 45 by the heat exchanger 29 . Therefore, if the high temperature heat medium 23 is used as the driving heat source, the medium temperature heat medium 24 is used as outside air, and the low temperature heat medium 25 is connected to the cooling load, a cooling function can be obtained. A heating function can be obtained by connecting the medium-temperature heat medium 24 to a heating load as a heat source. Reaction vessels 1, 2, 3, and 4 are for heat exchange and heating;
Proceed to the next step (initial state) by moving through cooling as follows.
反応容器1;C→M→A
反応容器2;D→N→F
反応容器3;A→K→C
反応容器4;F→L→D
点Cで水素吸蔵する(M2H)2又は(M2H)4か
ら発生する熱は蓄熱槽45に蓄熱され、適宜に
(例えば1サイクルに一度)熱交換器31又は3
2で取出し、水素を充分吸蔵した状態にある
(M1H)1又は(M1H)3に与える。(M1H)1又は
(M1H)3は点Bにおいて水素を放出し、中温熱媒
24によつて冷却されている(M2H)2又は
(M2H)4に吸蔵させる。このとき、(M2H)2又は
(M2H)4は点Eに位置する。 Reaction vessel 1; C→M→A Reaction vessel 2; D→N→F Reaction vessel 3; A→K→C Reaction vessel 4; F→L→D Hydrogen storage at point C (M 2 H) 2 or ( The heat generated from M 2 H) 4 is stored in a heat storage tank 45, and is transferred to the heat exchanger 31 or 3 as appropriate (for example, once per cycle).
2 and give it to (M 1 H) 1 or (M 1 H) 3 which has sufficiently absorbed hydrogen. (M 1 H) 1 or (M 1 H) 3 releases hydrogen at point B, and it is stored in (M 2 H) 2 or (M 2 H) 4 , which is cooled by the intermediate temperature heating medium 24. At this time, (M 2 H) 2 or (M 2 H) 4 is located at point E.
点Bに至るには、反応容器1又は3はA→K→
Bに移動し、しかもA→Kは反応容器3又は1と
の熱交換によつて移動し、K→Bに加熱する熱を
除いて与えられた熱は水素放出に使われる。点E
に位置する反応容器2又は4はE→H→Fに移動
し、しかもE→Hは反応容器4又は2との熱交換
によつて移動し、点Fで水素放出するにはH→F
だけ反応容器2又は4を冷却すればよい。同様に
点Aの反応容器3又は1はA→I→Cに移動し、
点Fの反応容器4又は2はF→J→Dに移動し
て、次のステツプ(A→C→D→Fのサイクル)
に移行する。 To reach point B, reaction vessel 1 or 3 moves from A→K→
B, and A→K is transferred by heat exchange with reaction vessel 3 or 1, and the heat provided except for the heat for heating K→B is used for hydrogen release. Point E
The reaction vessel 2 or 4 located at point F moves from E→H→F, and E→H moves by heat exchange with reaction vessel 4 or 2, and in order to release hydrogen at point F, H→F
It is only necessary to cool the reaction vessel 2 or 4 by the amount of time required. Similarly, reaction vessel 3 or 1 at point A moves from A to I to C,
The reaction vessel 4 or 2 at point F moves from F to J to D to proceed to the next step (cycle of A to C to D to F).
to move to.
このように、第9図の装置によつても、高温熱
媒23からの駆動熱源を多段に有効に利用するこ
とができる。尚、第2種温熱取得サイクルでの作
動も、原理は同じであるので説明を省略する。 In this way, the apparatus shown in FIG. 9 can also effectively utilize the driving heat source from the high temperature heat medium 23 in multiple stages. Note that the principle of operation in the second type heat acquisition cycle is the same, so the explanation will be omitted.
以上の実施例は、独立した反応容器に金属水素
化物を充填し、バツチ式に反応を行なわせるもの
であるが、同一容器の分割された区室にM1Hと
M2Hを封入するものや、金属水素化物を異なる
熱源に連続的に移動させるものであつてもよい。 In the above example, the metal hydride is charged into an independent reaction vessel and the reaction is carried out in a batch manner.
It may also be one that encapsulates M 2 H or one that continuously transfers metal hydrides to different heat sources.
以上のように、本発明によれば、第1の組にお
いてM1HからM2Hに水素を移動させる際にM2H
が発生する熱を、そのM2Hより低い温度の第2
の組のM1Hに与え、これによつて第2の組にお
いてM1HからM2Hへ水素を移動させ、さらに所
望ならば同様に第2の組から第3の組へと順次、
熱を供与し、M1HからM2Hへの水素移動を行な
うから、水素移動に要する駆動熱エネルギーが節
減される。換言すれば、少量の駆動熱エネルギー
にて多量の水素移動を行なわせ、M2HからM1H
へ水素を移動させる際に冷熱又は温熱を取得まる
から、装置の成績係数が著しく向上する。 As described above, according to the present invention, when hydrogen is transferred from M 1 H to M 2 H in the first set, M 2 H
The heat generated by the second
to M 1 H of the set, thereby transferring hydrogen from M 1 H to M 2 H in the second set, and if desired, in turn from the second set to the third set,
Since heat is donated and hydrogen is transferred from M 1 H to M 2 H, the driving thermal energy required for hydrogen transfer is saved. In other words, a large amount of hydrogen is transferred with a small amount of driving thermal energy, and from M 2 H to M 1 H
The coefficient of performance of the device is significantly improved because cold or hot heat is obtained when hydrogen is transferred to the device.
第1a図は異なる平衡分解圧特性を有する二種
の金属水素化物を用いる従来の冷熱又は第1種温
熱取得サイクル線図、第1b図は第2種温熱取得
サイクル線図、第2a図は本発明の方法による冷
熱又は第1種熱取得サイクル線図、第2b図は第
2種温熱取得サイクル線図、第3図は本発明の方
法を実施するための装置の一例を示す配置図、第
4図は第3図の装置による冷熱又は第1種温熱取
得サイクル線図、第5図は第3図の装置の作動を
示すタイミングチヤート、第6図は反応容器間の
熱交換効率ηに対する従来及び第4図のサイクル
による冷熱又は温熱取得成績係数を示すグラフ、
第7図は第3図の装置による第2種温熱取得サイ
クル線図、第8図はηに対する従来及び第7図の
サイクルによる第2種温熱取得成績係数を示すグ
ラフ、第9図は本発明の方法を実施するための装
置の異なる例を示す配置図である。
1,5……M1Hを内蔵した第1の組の反応容
器、3,7……M1Hを内蔵した第2の組の反応
容器、2,6……M2Hを内蔵した第1の組の反
応容器、4,8……M2Hを内蔵した第2の組の
反応容器、23……高温熱媒、24……中温熱
媒、25……低温熱媒、31,32,33,3
4,35,36……熱交換器、41,42,4
3,44……水素連通管、45……蓄熱槽。
Figure 1a is a conventional cold or type 1 heat acquisition cycle diagram using two types of metal hydrides with different equilibrium decomposition pressure characteristics, Figure 1b is a type 2 heat acquisition cycle diagram, and Figure 2a is a diagram of this type of heat acquisition cycle. Figure 2b is a diagram of a cold or first type heat acquisition cycle according to the method of the invention; Figure 3 is a diagram of a second type heat acquisition cycle; Figure 4 is a cold heat or type 1 heat acquisition cycle diagram using the apparatus shown in Figure 3, Figure 5 is a timing chart showing the operation of the apparatus shown in Figure 3, and Figure 6 is a conventional graph showing the heat exchange efficiency η between reaction vessels. and a graph showing the coefficient of performance of cooling or heating obtained by the cycle of FIG. 4,
Fig. 7 is a second type heat acquisition cycle diagram for the apparatus shown in Fig. 3, Fig. 8 is a graph showing the second type heat acquisition coefficient of performance for conventional and Fig. 7 cycles against η, and Fig. 9 is a graph of the present invention. FIG. 3 is a layout diagram showing different examples of an apparatus for carrying out the method of FIG. 1, 5... A first set of reaction vessels containing M 1 H, 3, 7... A second set of reaction vessels containing M 1 H, 2, 6... The first set of reaction vessels containing M 2 H. 1 set of reaction vessels, 4, 8... Second set of reaction vessels containing M 2 H, 23... High temperature heat medium, 24... Medium temperature heat medium, 25... Low temperature heat medium, 31, 32 ,33,3
4, 35, 36... Heat exchanger, 41, 42, 4
3, 44...Hydrogen communication pipe, 45...Heat storage tank.
Claims (1)
の金属水素化物と平衡分解圧の高い第2の金属水
素化物を用い、第1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2の金属水素化物
に発熱的に吸蔵させ、次に、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るサイクルを有
し、金属水素化物の水素吸蔵に伴う発熱を温熱と
して取得し、又は金属水素化物の水素放出に伴う
吸熱を冷熱として取得する熱エネルギー取得方法
において、第2の金属水素化物の水素吸蔵によつ
て生じた熱を水素を吸蔵している第1の金属水素
化物に与えてこの第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
させることを特徴とする熱エネルギー取得方法。 2 第1と第2の金属水素化物の組を少なくとも
2組有し、第1の組の第2の金属水素化物の水素
吸蔵によつて生じた熱を第2の組の第1の金属水
素化物に与えて、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の組の第2の金属
水素化物に吸蔵させることを特徴とする特許請求
の範囲第1項記載の熱エネルギー取得方法。 3 作動温度範囲において平衡分解圧の低い第1
の金属水素化物と平衡分解圧の高い第2の金属水
素化物を用い、第1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2の金属水素化物
に発熱的に吸蔵させ、次に、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るサイクルを有
し、金属水素化物の水素吸蔵に伴う発熱を温熱と
して取得し、又は金属水素化物の水素放出に伴う
吸熱を冷熱として取得する熱エネルギー取得装置
において、各組が第1の金属水素化物を内蔵した
第1の反応容器とこれに水素が連通し得るように
連結された第2の金属水素化物を内蔵した第2の
反応容器とからなる第1の組及び第2の組と、第
1の組の第2の反応容器と第2の組の第1の反応
容器とを熱交換させる熱交換器とを有し、第1の
組において第1の金属水素化物に水素を放出さ
せ、この水素を第2の金属水素化物に発熱的に吸
蔵させ、この水素吸蔵によつて生じた熱を第2の
組の第1の金属水素化物に与えて、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
の組の第2の金属水素化物に吸蔵させるようにし
たことを特徴とする熱エネルギー取得装置。 4 作動温度範囲において平衡分解圧の低い第1
の金属水素化物と平衡分解圧の高い第2の金属水
素化物を用い、第1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2の金属水素化物
に発熱的に吸蔵させ、次に、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るサイクルを有
し、金属水素化物の水素吸蔵に伴う発熱を温熱と
して取得し、又は金属水素化物の水素放出に伴う
吸熱を冷熱として取得する熱エネルギー取得装置
において、各組が第1の金属水素化物を内蔵した
第1の反応容器とこれに水素が連通し得るように
連結された第2の金属水素化物を内蔵した第2の
反応容器とからなる第1の組及び第2の組と、第
1の組の第2の反応容器と第2の組の第1の反応
容器とを熱交換させる熱交換器とを有し、第1の
組において第1の金属水素化物に水素を放出さ
せ、この水素を第2の金属水素化物に発熱的に吸
蔵させ、この水素吸蔵によつて生じた熱を第2の
組の第1の金属水素化物に与えて、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
の組の第2の金属水素化物に吸蔵させると共に、
第1及び第2の組の対称的に第3及び第4の組を
有し、かつ、対応する第1及び第3の組、並びに
第2及び第4の組において第1の反応容器を相互
に熱交換させる熱交換器と、第2の反応容器を相
互に熱交換させる熱交換器とを有し、対応する各
組において、一方の組が高い温度域で水素の放
出、吸蔵を終了し、他方の組が低い温度域で水素
の放出、吸蔵を終了したとき、対応する反応容器
間で熱交換させるようにしたことを特徴とする熱
エネルギー取得装置。 5 作動温度範囲において平衡分解圧の低い第1
の金属水素化物と平衡分解圧の高い第2の金属水
素化物を用い、第1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2の金属水素化物
に発熱的に吸蔵させ、次に、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るサイクルを有
し、金属水素化物の水素吸蔵に伴う発熱を温熱と
して取得し、又は金属水素化物の水素放出に伴う
吸熱を冷熱として取得する熱エネルギー取得装置
において、各組が第1の金属水素化物を内蔵した
第1の反応容器とこれに水素が連通し得るように
連結された第2の金属水素化物を内蔵した第2の
反応容器と、第2の反応容器の第2の金属水素化
物の水素吸蔵によつて生じた熱を受け、且つその
熱を第1の反応容器の第1の金属水素化物に与え
る蓄熱槽とからなることを特徴とする熱エネルギ
ー取得装置。[Claims] 1. A first compound having a low equilibrium decomposition pressure in the operating temperature range.
Using a second metal hydride having a high equilibrium decomposition pressure with the metal hydride, hydrogen is endothermically released from the first metal hydride, and this hydrogen is exothermically occluded in the second metal hydride, Next, it has a cycle in which hydrogen is endothermically released from the second metal hydride and this hydrogen is exothermically absorbed into the first metal hydride, and the heat generated by hydrogen absorption in the metal hydride is converted into heat. In the method for acquiring thermal energy in which the heat generated by the hydrogen absorption of the metal hydride is acquired as cold heat, the heat generated by the hydrogen absorption of the second metal hydride is transferred to the first metal occluding hydrogen. 1. A method for obtaining thermal energy, which comprises supplying hydrogen to a hydride to release hydrogen from the first metal hydride, and occluding the hydrogen in a second metal hydride. 2 At least two sets of first and second metal hydrides are provided, and the heat generated by hydrogen absorption of the second metal hydride of the first set is transferred to the first metal hydride of the second set. The heat according to claim 1, characterized in that the heat is applied to a first metal hydride to release hydrogen from the first metal hydride, and to occlude this hydrogen in a second metal hydride of a second set. Energy acquisition method. 3. The first one has a lower equilibrium decomposition pressure in the operating temperature range.
Using a second metal hydride having a high equilibrium decomposition pressure with the metal hydride, hydrogen is endothermically released from the first metal hydride, and this hydrogen is exothermically occluded in the second metal hydride, Next, it has a cycle in which hydrogen is endothermically released from the second metal hydride and this hydrogen is exothermically absorbed into the first metal hydride, and the heat generated by hydrogen absorption in the metal hydride is converted into heat. In a thermal energy acquisition device that acquires hydrogen from a metal hydride or acquires the endothermic energy associated with hydrogen release from a metal hydride as cold heat, each set includes a first reaction vessel containing a first metal hydride so that hydrogen can communicate with the first reaction vessel. a first set and a second set consisting of a second reaction vessel containing a second metal hydride connected to the second set; a heat exchanger for exchanging heat with a reaction vessel, in the first set, the first metal hydride releases hydrogen, the second metal hydride absorbs this hydrogen exothermically, and the second metal hydride absorbs hydrogen. The heat generated by hydrogen storage is applied to the first metal hydride of the second set to release hydrogen from the first metal hydride and transfer the hydrogen to the second set of metal hydrides.
A thermal energy acquisition device characterized in that the second metal hydride of the set is occluded. 4. The first one with the lowest equilibrium decomposition pressure in the operating temperature range.
Using a second metal hydride having a high equilibrium decomposition pressure with the metal hydride, hydrogen is endothermically released from the first metal hydride, and this hydrogen is exothermically occluded in the second metal hydride, Next, it has a cycle in which hydrogen is endothermically released from the second metal hydride and this hydrogen is exothermically absorbed into the first metal hydride, and the heat generated by hydrogen absorption in the metal hydride is converted into heat. In a thermal energy acquisition device that acquires hydrogen from a metal hydride or acquires the endothermic energy associated with hydrogen release from a metal hydride as cold heat, each set includes a first reaction vessel containing a first metal hydride so that hydrogen can communicate with the first reaction vessel. a first set and a second set consisting of a second reaction vessel containing a second metal hydride connected to the second set; a heat exchanger for exchanging heat with a reaction vessel, in the first set, the first metal hydride releases hydrogen, the second metal hydride absorbs this hydrogen exothermically, and the second metal hydride absorbs hydrogen. The heat generated by hydrogen storage is applied to the first metal hydride of the second set to release hydrogen from the first metal hydride and transfer the hydrogen to the second set of metal hydrides.
and occluding it in the second metal hydride of the group,
having a third and fourth set symmetrically of the first and second sets, and mutually connecting the first reaction vessels in the corresponding first and third sets and the second and fourth sets; It has a heat exchanger that exchanges heat with the second reaction vessel and a heat exchanger that exchanges heat with the second reaction vessel, and in each corresponding set, one set finishes releasing and occluding hydrogen in a high temperature range. A thermal energy acquisition device characterized in that when the other set finishes releasing and occluding hydrogen in a low temperature range, heat is exchanged between corresponding reaction vessels. 5. The first one with the lowest equilibrium decomposition pressure in the operating temperature range.
Using a second metal hydride having a high equilibrium decomposition pressure with the metal hydride, hydrogen is endothermically released from the first metal hydride, and this hydrogen is exothermically occluded in the second metal hydride, Next, it has a cycle in which hydrogen is endothermically released from the second metal hydride and this hydrogen is exothermically absorbed into the first metal hydride, and the heat generated by hydrogen absorption in the metal hydride is converted into heat. In a thermal energy acquisition device that acquires hydrogen from a metal hydride or acquires the endothermic heat associated with hydrogen release from a metal hydride as cold heat, each set includes a first reaction vessel containing a first metal hydride so that hydrogen can communicate with the first reaction vessel. a second reaction vessel containing a second metal hydride connected to the second reaction vessel; and a heat storage tank for supplying the first metal hydride in the reaction vessel.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6465581A JPS57179549A (en) | 1981-04-28 | 1981-04-28 | Method and device for obtaining thermal energy |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6465581A JPS57179549A (en) | 1981-04-28 | 1981-04-28 | Method and device for obtaining thermal energy |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS57179549A JPS57179549A (en) | 1982-11-05 |
JPS634111B2 true JPS634111B2 (en) | 1988-01-27 |
Family
ID=13264455
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6465581A Granted JPS57179549A (en) | 1981-04-28 | 1981-04-28 | Method and device for obtaining thermal energy |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS57179549A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0282906U (en) * | 1988-12-12 | 1990-06-27 | ||
JPH03230713A (en) * | 1990-02-01 | 1991-10-14 | Nippon Steel Metal Prod Co Ltd | Electric wiring box for cellular deck |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6096869A (en) * | 1983-10-31 | 1985-05-30 | 積水化学工業株式会社 | Method of obtaining cold heat or hot heat output |
JPH0665943B2 (en) * | 1984-04-24 | 1994-08-24 | 松下電器産業株式会社 | Intermittent operation type multi-stage cooling device |
JPS61265465A (en) * | 1985-05-20 | 1986-11-25 | 松下電器産業株式会社 | Intermittent operation type heat pump device |
WO2020080303A1 (en) * | 2018-10-15 | 2020-04-23 | 日産自動車株式会社 | Heat-generating material, and heat-generating system and heat supply method in which same is used |
-
1981
- 1981-04-28 JP JP6465581A patent/JPS57179549A/en active Granted
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0282906U (en) * | 1988-12-12 | 1990-06-27 | ||
JPH03230713A (en) * | 1990-02-01 | 1991-10-14 | Nippon Steel Metal Prod Co Ltd | Electric wiring box for cellular deck |
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JPS57179549A (en) | 1982-11-05 |
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