JPS636355A

JPS636355A - 暖房又は給湯方法

Info

Publication number: JPS636355A
Application number: JP14890086A
Authority: JP
Inventors: 平野　茂樹
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 1986-06-25
Filing date: 1986-06-25
Publication date: 1988-01-12

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、液化天然ガス（ＬＮＧ）等の低温液化ガスを
エネルギー源として、大気の熱を汲み上げ暖房又は給湯
を行う方法に関する。

〔従来の技術〕従来、第７図に示すように、冷熱発電装置（１２）によ
り低温液化ガスをエネルギー源として発電し、その電力
により圧縮式ヒートポンプ（１３）のコンプレッサー（
１３ａ）のモータ（１３ｂ）を駆動し、蒸発器（１３ｃ
）において大気よりの吸熱用熱交換器（４）に対する熱
運搬媒を冷却し、凝縮器（１３ｄ）において給湯用熱交
換器（５）又は暖房用熱交換器（１５）に対する熱運搬
媒を加熱していた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、冷熱発電における冷熱基準の発電効率は、例え
ば、−１６０℃のＬＮＧと２０℃の海水を用い、プロパ
ンを中間媒体として冷熱発電する場合、ＬＮＧ冷熱基準
の発電効率が１７％程度というようにかなり低く、した
がって、圧縮式ヒートポンプによる暖房又は給湯におけ
る総括効率は、例えば、圧縮式ヒートポンプにおける投
入動力基準が一５℃、６０℃のとき（暖房のとき）、ｃ
ｏｐは３．８、投入動力基準が一５℃。

９０℃のとき（給湯を行うとき）、ｃｏｐは２．１とな
り、暖房の総括効率が０．６５　（＝０．１７ｘ３．８
）に、給湯の総括効率が０．３６’　（＝０．１７Ｘ２
．１）になるというように極めて低くなる欠点があった
。

本発明の目的は、低温液化ガスをエネルギー源とする暖
房又は給湯を、いずれも総括効率が良い状態で行えるよ
うにする点にある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の特徴手段は、低温液化ガスをエネルギー源とし
て、大気の熱を汲み上げ暖房又は給湯に用いる方法であ
って、２種の水素平衡圧の異なる水素吸蔵合金を断熱隔
壁をはさんで用い、第１の水素吸蔵合金が大気より吸熱
できる温度にあるとき、これと水素平衡圧が等しい第２
の水素吸蔵合金の温度が暖房温度又は給湯温度より高く
、また、第２の水素吸蔵合金が大気より吸熱できる温度
にあるとき、これと水素平衡圧が等しい第１の水素吸蔵
合金が液化ガスの気化温度よりも高くなるように、第１
、第２の水素吸蔵合金の組を選び、第１の水素吸蔵合金
を大気よりの吸熱装置により加熱された熱運搬媒で加熱
することにより、第２の水素吸蔵合金を暖房装置又は給
湯装置により冷却された熱運搬媒で冷却することにより
、水素平衡圧を崩し、水素を第１の水素吸蔵合金から第
２の水素吸蔵合金へ断熱隔壁を透過して移動させ、これ
に伴って熱を低温の第１の水素吸蔵合金から高温の第２
の水素吸蔵合金へ移動させる第１状態と、第２の水素吸
蔵合金を大気よりの吸熱装置で加熱された熱運搬媒で加
熱することにより、第１の水素吸蔵合金を冷熱源用熱交
換器で冷却された熱運搬媒で冷却することにより、水素
平衡圧を崩し、水素を第２の水素吸蔵合金から第１の水
素吸蔵合金へ断熱隔壁を透過して移動させ、これに伴っ
て熱を高温の第２の水素吸蔵合金から低温の第１の水素
吸蔵合金に移動させる第２状態とを繰返して利用したこ
とにあり、その作用効果は次の通りである。

〔作　用〕

２種の水素吸蔵合金は、いずれも熱運搬媒から吸熱しな
から吸蔵水素を放出したり、又は、水素を吸収しながら
熱運搬媒を加熱する性質がある。

また、水素の受渡しが可能で熱の受渡しが阻止あるいは
制限された環境下に配置した２種の水素吸蔵合金におい
て、平衡状態よりも第１のものが加熱され又は第２のも
のが冷却された状態で、水素が第１の水素吸蔵合金から
第２の水素吸蔵合金に断熱隔壁を通して移動し、第１の
水素吸蔵合金で吸熱と水素放出を、かつ、第２の水素吸
蔵合金で水素吸収と発熱を夫々行わせることができる。

逆に、第１の水素吸蔵合金が平衡状態よりも冷却され、
第２の水素吸蔵合金が加熱された状態で、水素が第２の
水素吸蔵合金から第１の水素吸蔵合金に移動し、第２の
水素吸蔵合金で吸熱と水素放出を、かつ、第１の水素吸
蔵合金で水素吸収と発熱を夫々行わせることができる。

第１、第２の水素吸蔵合金の温度圧力平衡を第５図にな
るように、第１、第２の水素吸蔵合金を選択すれば、第
１の水素吸蔵合金が大気より吸熱できる温度（たとえば
−５℃）にあるとき、これと平衡する水素圧はＰいまた
この圧力Ｐ、における第２の水素吸蔵合金の平衡温度は
１３５℃となる。合筆２の水素吸蔵合金を暖房用空気又
は水で冷却された熱運搬媒で冷却するとこの温度は−の
ように下がり、これに伴って圧力も下がる。これによっ
て、第１と第２の水素吸蔵合金の水素圧に差ができ、水
素は低温の第１の水素吸蔵合金で放出され、高温の第２
の水素吸蔵合金で吸収される。これに伴って、低温の第
１の水素吸蔵合金で吸熱、高温の第２の水素吸蔵合金で
放熱が行われる第１状態となる。

第１の水素吸蔵合金の水素が放出され、第２の水素吸蔵
合金の水素が吸収され、第１と第２の水素吸蔵合金の圧
力差がほとんどなくなると、これを検知して、次の第２
状態に切換える。

第２の水素吸蔵合金を大気より吸熱できる温度にすると
、これと平衡する水素圧はＰ２、またこの圧力Ｐ２にお
ける第１の水素吸蔵合金の平衡温度は、−８０℃となる
。今度は第１の水素吸蔵合金を液化ガス（たとえばＬＮ
Ｇ）で冷却された熱運搬媒で冷却すると、この温度、従
って圧力もｍ−のように下がる。これによって、第１と
第２の水素吸蔵合金の水素圧に差ができ、水素は高温の
第２の水素吸蔵合金で放出され、低温の第１の水素吸蔵
合金で吸収される。これに伴って、高温の第２の水素吸
蔵合金で吸熱、低温の第１の水素吸蔵合金で放熱が行わ
れる第２状態となる。第２の水素吸蔵合金の水素が放出
され、第１の水素吸蔵合金の水素が吸収され、第１と第
２の水素吸蔵合金の圧力差がなくなると、これを検知し
て、前記の第１状態に切換える。

尚、前記第５図の例は、第１の水素吸蔵合金がＴｉＣｒ
−Ｈ系合金で、第２の水素吸蔵合金がＦｅＴｉ系合金の
場合である。

上述のように、低温液化ガスをエネルギー源とし、第１
状態と第２状態を適当なタイミングで繰り返して、暖房
又は給湯を′ｍ続した場合についてエネルギー効率を調
べた結果、暖房の総括効率を１．０に、かつ、給湯の総
括効率を１．０にできることが判り、前述の従来技術の
総括効率０．３６，０．６５に比して大巾に合計総括効
率を向上できた。

〔発明の効果〕

その結果、低温液化ガスの冷熱エネルギーを十分に有効
利用して、運転経費を大巾に節減でき、かつ、エネルギ
ーの無駄を大巾に少なくできる、経済性及び省エネルギ
ー面で極めて優れた暖房又は給湯用方法を提供できるよ
うになった。

〔実施例〕

次に実施例を示す。

第１図及び第２図に示すように、供給装置（１）からの
液化天然ガス（ＬＮＧ）や液化窒素（ＬＮ２）等の適当
な低温液化ガスで、メタン等の適当な熱運搬媒を冷却す
る冷熱源用熱交換器（２）を設け、冷熱源用熱交換器（
２）で気化したガスの回収装置（３）を設けである。

電動ファン（Ｆａ）により大気を送りフィンチューブ（
４ａ）で吸熱する吸熱用熱交換器（４）、及び、給水管
（５ａ）からの冷水を不凍液を混ぜた水等の熱運搬媒で
加熱して給湯管（５ｂ）に送る給湯用熱交換器（５）を
設けである。

第１の水素吸蔵合金（Ｍ１）を収納した熱交換器（Ａ１
）を大気よりの吸熱用熱交換器（４ａ）に、コンプレッ
サー（Ｃ）付の熱運搬媒循環路（Ｒ２）で接続し、第２
の水素吸蔵合金（ＭＩ）を収納した熱交換器（Ｂυを給
湯用熱交換器（５）に、ポンプ（Ｐ）付の熱運搬循環路
（Ｒ６）で接続しである。これにより、第１の水素吸蔵
合金（Ｍ１）を大気より吸熱できる温度（約−５℃）に
すれば、第２の水素吸蔵合金（ＭＩ）は給湯温度（約９
０°Ｃ）よりは高い温度で平衡に達するので、この温度
の熱運搬媒で第２の水素吸蔵合金（１’ｈ）を冷却すれ
ば、第２の水素吸蔵合金（ＭＺ）は冷却され、同時に水
素平衡圧も下がり、第１の水素吸蔵合金（Ｍ１）から断
熱隔壁（６）を透過して水素が第２の水素吸蔵合金（Ｍ
Ｚ）へ移動し、低温の第１の水素吸蔵合金（Ｍ１）から
高温の第２の水素吸蔵合金（ＭＺ）へ熱が移動する第１
状態が実現する。

水素の移動が略完了すれば、三方弁（Ｖ１）、（Ｖ３）
を切換えて、第２図に示すように、第１の水素吸蔵合金
（１１）を収納した熱交換器（八〇を冷熱源用交換器（
２）に、コンプレッサー（Ｃ）付熱運搬媒循環路（Ｒ１
）で接続し、第２の水素吸蔵合金（Ｐ＋２）を収納した
熱交換器（Ｂυを大気よりの吸熱用熱交換器（４ｂ）に
、ポンプ（Ｐ）付の熱運搬媒循環路（Ｒ１）で接続する
。

これにより、第２の水素吸蔵合金（ＭＩ）を大気より吸
熱できる温度（約−５℃）にすれば、第１の水素吸蔵合
金（Ｍ１）は液化ガス（たとえばＬＮＧ）の気化温度（
−１６２℃）より高い温度で平衡に達するので、この温
度の熱運搬媒で第１の水素吸蔵合金（Ｍ１）を冷却すれ
ば、第１の水素吸蔵合金（ＭＩ）は冷却され、同時に水
素平衡圧も下がり、第２の水素吸蔵合金（ト）から断熱
隔壁（６）を透過して水素が第１の水素吸蔵合金（Ｍ１
）へ移動し、高温の第２の水素吸蔵合金（ＭＩ）から低
温の第１の水素吸蔵合金（Ｍ１）へ熱が移動する第２状
態が実現する。

水素の移動が略完了すれば、再び三方弁（Ｖ　ｌ＞　。

（Ｖ１）を第１図に示すように切換える。

第１の水素吸蔵合金（Ｍ１）としては、ＴｉＣｒ−Ｈ系
、ＴｉＣｒＭｎ−Ｈ系の合金があり、第２の水素吸蔵合
金（ＭＺ）としては、ＦｅＴｉ系、ＭｍＮｉＣｏ系、Ｍ
ｍＮｉＡｌ系、ＬａＮｉ系、ＭｍＣｏ系等の一般に用い
られている水素吸蔵合金がある。但し、Ｍｍはミツシュ
メタルである。

また、断熱隔壁（６）としては、水素を容易に透過し、
かつ、°２種の水素吸蔵合金（ＭＯ，（？ｈ）が粉化し
た場合、これらの粉体の移動をさせないような、ポリイ
ミド系膜、ポリフェニレン・オキサイド膜、多孔質のガ
ラス膜など適当な膜からなる断熱隔壁がある。

第６図に示すように、高圧の状態で熱交換器（ＡＩ）の
水素圧（Ｐ＋）と熱交換器（Ｂ１）の水素圧（ｐ＋“）
の差圧（Ｐ＋−Ｐ＋°）を検出する第１センサー（７）
、及び、低圧の状態で熱交換器（Ａ１）の水素圧（Ｐｉ
ｏ）と熱交換器（Ｂ１）の水素圧（Ｒ２）の差圧（Ｐｚ
−Ｐｚｏ）を検出する第２センサー（８）を設け、第１
及び第２センサー（７）　、　（８）からの情報が設定
手段（９）から指示された設定値以下になったことを検
出する判別手段（１０）、判別手段（１０）からの情報
により検出差圧が設定値以下になると三方弁（ｖ１）。

（ｖ３）を操作する出力手段（１１）を設け、良好な給
湯を継続できるように、自動的に状態切換が行われるよ
うに構成しである。

〔別実施例〕

次に別実施例を示す。

第３図及び第４図に示すように、第１、第２の水素吸蔵
合金（Ｍ１）、　（ＭＩ）の２組を用い、一方の組（た
とえば（八〇、（Ｂ１））が第１状態のとき、他方の組
（Ａ１）　、　（Ｂ２）が第２状態となるようにし、ど
ちらか一方の組の水素の移動が略完了すれば、四方弁（
ｖ１）ないしくｖ４）を切換えて第１の組（Ａ　１）　
。

（８，）を第２状態に、第２の組（Ａ２）　、（Ｂ２）
を第１状態となるようにする。また、暖房装置（１５）
は、ファン（ＦＣ）により室内空気を吸引し、これを不
凍液を混ぜた水等の熱運搬媒でフィンチューブ（１５ｃ
）により加熱し室内に吹出す装置である。

このように、水素吸蔵合金（Ｍ１）、　（ＭＩ）の２組
を用いることにより、連続的な暖房と液化ガスの気化が
行われる。

第１状態の接続関係と第２状態の接続関係を選択できる
ようにするに、熱運搬媒循環路（Ｒ１）ないしくＲ６）
の構成、及び、流路切換手段を形成する流路切換弁（ｖ
１）ないしくｖ４）の型式や設置個数等を適当に変更で
き、例えば、第１状態において第１熱交換器（ＡＩ）と
第４熱交換器（Ｂ２）がその順に直列に、かつ、第２状
態において第２熱交換器（Ａ２）と第３熱交換器（Ｂυ
がその順に直列に夫々接続されるようにしてもよい。又
、流路切換弁（Ｖ１）ないしくＶ＃）は熱伝導度の低い
材料で圧損が低いように形成することが望ましい。そし
て、流路切換弁（ｖ１）ないしくｖ４）の操作構成は、
タイマー方式等の各種自動操作手段であっても、人為操
作手段であってもよい。

また、第１図、第２図の給湯装置（５）は暖房装置（１
５）であってもよく、第３図、第４図の暖房装置（１５
）は給湯装置（５）であってもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の実施例を示し、第１図は第
１状態のフローシート、第２図は第２状態のフローシー
トである。第３図及び第４図は本発明の別実施例を示す
。第５図は第１及び第２水素吸蔵合金における温度と圧
力の相関を示すグラフである。第６図は本発明の実施例
における自動切換構成を示すブロック図である。第７図は従来例のフローシートである。（２）・・・・・・冷熱源用熱交換器、（４）・・・・
・・大気よりの吸熱装置、（５）・・・・・・給湯装置
、（６）・・・・・・断熱隔壁、（１５）・・・・・・
暖房装置、（Ｍ１）・・・・・・第１の水素吸蔵合金、
（Ｍ２）・・・・・・第２の水素吸蔵合金。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）低温液化ガスをエネルギー源として、大気の熱を
汲み上げ暖房又は給湯に用いる方法であって、２種の水
素平衡圧の異なる水素吸蔵合金（Ｍ＿１）、（Ｍ＿２）
、を断熱隔壁（６）をはさんで用い、第１の水素吸蔵合
金（Ｍ＿１）が大気より吸熱できる温度にあるとき、こ
れと水素平衡圧が等しい第２の水素吸蔵合金（Ｍ＿２）
の温度が暖房温度又は給湯温度より高く、また、第２の
水素吸蔵合金（Ｍ＿２）が大気より吸熱できる温度にあ
るとき、これと水素平衡圧が等しい第１の水素吸蔵合金
（Ｍ＿１）が液化ガスの気化温度よりも高くなるように
、第１、第２の水素吸蔵合金（Ｍ＿１）、（Ｍ＿２）の
組を選び、第１の水素吸蔵合金（Ｍ＿１）を大気よりの
吸熱装置（４）により加熱された熱運搬媒で加熱するこ
とにより、第２の水素吸蔵合金（Ｍ＿２）を暖房装置（
１５）又は給湯装置（５）により冷却された熱運搬媒で
冷却することにより、水素平衡圧を崩し、水素を第１の
水素吸蔵合金（Ｍ＿１）から第２の水素吸蔵合金（Ｍ＿
２）へ断熱隔壁（６）を透過して移動させ、これに伴っ
て熱を低温の第１の水素吸蔵合金（Ｍ＿１）から高温の
第２の水素吸蔵合金（Ｍ＿２）へ移動させる第１状態と
、第２の水素吸蔵合金（Ｍ＿２）を大気よりの吸熱装置
（４）で加熱された熱運搬媒で加熱することにより、第
１の水素吸蔵合金（Ｍ＿１）を冷熱源用熱交換器（２）
で冷却された熱運搬媒で冷却することにより、水素平衡
圧を崩し、水素を第２の水素吸蔵合金（Ｍ＿２）から第
１の水素吸蔵合金（Ｍ＿１）へ断熱隔壁（６）を透過し
て移動させ、これに伴って熱を高温の第２の水素吸蔵合
金（Ｍ＿２）から低温の第１の水素吸蔵合金（Ｍ＿１）
に移動させる第２状態とを繰返して利用する暖房又は給
湯方法。
（２）前記第１の水素吸蔵合金（Ｍ＿１）を、ＴｉＣｒ
−Ｈ系やＴｉＣｒＭｎ−Ｈ系の合金の群から選択使用し
、前記第２の水素吸蔵合金（Ｍ＿２）を、ＦｅＴｉ系、
ＭｍＮｉＣｏ系、ＭｍＮｉＡｌ系、ＬａＮｉ系、ＭｍＣ
ｏ系の合金の群から選択使用する特許請求の範囲第１項
に記載の方法。
（３）前記２種の水素吸蔵合金（Ｍ＿１）、（Ｍ＿２）
の１組を用い、第１状態と第２状態を交互に繰返す特許
請求の範囲第１項又は第２項に記載の方法。
（４）前記２種の水素吸蔵合金（Ｍ＿１）、（Ｍ＿２）
の２組を用い、一方を第１状態、他方を第２状態で用い
、次にこれを逆に切替え、繰返す特許請求の範囲第１項
又は第２項に記載の方法。