JPS638391B2 - - Google Patents
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- JPS638391B2 JPS638391B2 JP17127483A JP17127483A JPS638391B2 JP S638391 B2 JPS638391 B2 JP S638391B2 JP 17127483 A JP17127483 A JP 17127483A JP 17127483 A JP17127483 A JP 17127483A JP S638391 B2 JPS638391 B2 JP S638391B2
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Description
(イ) 産業上の利用分野
この発明は金属水素化物を利用するヒートポン
プシステムに関する。 (ロ) 従来技術 近年我が国では、エネルギーの安定供給に対す
る不安感から、新エネルギーの利用及び省エネル
ギーに関する研究・開発が活発化している。新エ
ネルギーの利用法としては太陽熱利用など、省エ
ネルギー面では工場廃熱の利用などが試みられて
いる。これらの形態のエネルギーの問題点として
はその希薄性が挙げられる。すなわちこれらのエ
ネルギーは通常温度レベルが比較的低いために一
般の熱負荷を稼動させるには不充分である場合が
多い。 上記の問題点を改善するために、利用する熱エ
ネルギーの温度レベルを高める各種のヒートポン
プシステムが提案されている。なかでも金属水素
化物を利用するヒートポンプシステムは補機動力
をほとんど必要としない優れたものである。しか
しこの場合、ヒートポンプ作動時及び金属水素化
物の再生時の温度と水素圧力との関係から、ヒー
トポンプ作動を行う際に可能な温度差は原理的に
制約を受けることになるため、入熱温度を比較的
高くとる必要がある〔Solar Energy，21，153−
156（1978）〕。 (ハ) 発明の目的 この発明は上記の状況においてなされたもので
あつて、温度レベルが低くて利用価値の少ない熱
源を用い金属水素化物を利用してより高い温度レ
ベルの熱エネルギーを取出すことのできるヒート
ポンプシステムを提供することにある。 (ニ) 発明の構成 この発明は、ヒートポンプ用材料として金属水
素化物を充填しかつ熱交換器を具備したヒートポ
ンプ用容器と、水素貯蔵材料として金属水素化物
を充填しかつ冷媒入出管を有する熱交換器を具備
した水素貯蔵用容器とを開閉弁付き水素輸送管で
連結したヒートポンプユニツトの複数段（第１，
２，３…ｎ段）；熱源と第１，２，３…ｎ段の各
ヒートポンプ用容器の熱交換器と熱負荷部とをこ
の順で直列に連結する熱媒管路；各ヒートポンプ
ユニツトのヒートポンプ用容器の熱交換器の入口
から分岐した水素貯蔵用容器の熱交換器入口に連
結される開閉弁付き熱媒管路を備え、熱源の温度
レベルよりヒートポンプユニツトの数だけ段階的
に高い温度レベルの熱媒を熱負荷へ供給できるよ
う構成してなるヒートポンプシステムを提供する
ものである。 この発明のヒートポンプシステムは、金属水素
化物を充填したヒートポンプ用容器と水素貯蔵用
容器とを水素輸送管で連結したヒートポンプユニ
ツトの複数段で基本的構成されていることを特徴
とするものである。そしてまずこれらユニツトの
なかの第１段のユニツトのヒートポンプ用容器と
水素貯蔵用容器それぞれの熱交換器に熱源で加熱
された熱媒を送つて、水素貯蔵容器内の金属水素
化物の脱水素化反応を起させ発生した水素を水素
輸送管によつてヒートポンプ用容器に送りその金
属水素化物に水素化反応を起させて発熱させ、そ
の熱によつてヒートポンプ用容器の熱交換器を通
過する熱媒を加熱昇温する。次いでこの昇温され
た熱媒は第２段のヒートポンプユニツトに上記第
１段の場合と同様に送られ熱媒はさらに加熱され
て昇温される。このように何段階にもわたつて熱
媒を加熱することによつて熱源よりかなり高温レ
ベルの熱エネルギーを取り出しそのまま熱媒を熱
負荷部に送つて熱エネルギーが利用される。 また上記操作を続けた結果各段のヒートポンプ
ユニツトのヒートポンプ用容器内の金属又は合金
が完全に水素化されてしまうとヒートポンプの作
動を続けることができず熱負荷への熱の供給はで
きない。したがつて熱負荷への熱の供給を停止
し、次のようにしてヒートポンプ用容器内の金属
水素化物の脱水素化と水素貯蔵用容器中の金属水
素化物の水素化を行う（以下この操作を金属水素
化物の再生と呼称する）。すなわち熱源で加熱さ
れた熱媒を第１段のヒートポンプユニツトのヒー
トポンプ用容器の熱交換器からはじめて順次第２
段…第ｎ段のユニツトのヒートポンプ用容器の熱
交換器に送つて充填されている金属水素化物を脱
水素化させ水素輸送管を通じて対応する水素貯蔵
用容器に送り、水素貯蔵用容器の熱交換器には冷
却水を送りながらその金属水素化物を水素化して
再生が行われる。ここの水素化が完了した後に前
記の操作を行つて熱負荷への熱の供給を行うこと
ができる。 上記のシステム一台では熱負荷への熱の供給は
断続的であるが、このシステムを複数設置すれば
熱負荷へ熱を連続的に供給することができる。 なおこの発明のシステムに用いられる金属水素
化物としては、各ユニツトのヒートポンプ用容器
には、対応する水素貯蔵用容器に充填するものに
比べて同一温度における水素解離圧の若干低いも
のが用いられる。しかしこの水素解離圧の差が大
きすぎると前記の金属水素化物の再生操作が困難
になるので好ましくない。このようなことを考慮
すればヒートポンプ用容器の金属水素化物として
CaN5H4、水素貯蔵用容器用としてLaNi5H6の組
合わせがあげられ、各段階のユニツト用に同じ組
合わせのものを用いることができる。またヒート
ポンプユニツトが複数段作動するとその作動温度
は段数が増して熱負荷側に近づくにつれて上昇す
るとともに、容器内の水素圧力も上昇する。しか
し、この発明のシステムは各ヒートポンプユニツ
トの水素ガス経路がユニツト毎に独立しているの
で、上記のような高次の段で用いられる作動温度
の高いヒートポンプユニツトを低い水素圧で作動
させるために、金属化物として高温でも水素解離
圧の低いものを選択して用いることもできる。例
えば３段のヒートポンプユニツトを用いる場合、
下記のような金属水素化物の組合わせが挙げられ
る。
プシステムに関する。 (ロ) 従来技術 近年我が国では、エネルギーの安定供給に対す
る不安感から、新エネルギーの利用及び省エネル
ギーに関する研究・開発が活発化している。新エ
ネルギーの利用法としては太陽熱利用など、省エ
ネルギー面では工場廃熱の利用などが試みられて
いる。これらの形態のエネルギーの問題点として
はその希薄性が挙げられる。すなわちこれらのエ
ネルギーは通常温度レベルが比較的低いために一
般の熱負荷を稼動させるには不充分である場合が
多い。 上記の問題点を改善するために、利用する熱エ
ネルギーの温度レベルを高める各種のヒートポン
プシステムが提案されている。なかでも金属水素
化物を利用するヒートポンプシステムは補機動力
をほとんど必要としない優れたものである。しか
しこの場合、ヒートポンプ作動時及び金属水素化
物の再生時の温度と水素圧力との関係から、ヒー
トポンプ作動を行う際に可能な温度差は原理的に
制約を受けることになるため、入熱温度を比較的
高くとる必要がある〔Solar Energy，21，153−
156（1978）〕。 (ハ) 発明の目的 この発明は上記の状況においてなされたもので
あつて、温度レベルが低くて利用価値の少ない熱
源を用い金属水素化物を利用してより高い温度レ
ベルの熱エネルギーを取出すことのできるヒート
ポンプシステムを提供することにある。 (ニ) 発明の構成 この発明は、ヒートポンプ用材料として金属水
素化物を充填しかつ熱交換器を具備したヒートポ
ンプ用容器と、水素貯蔵材料として金属水素化物
を充填しかつ冷媒入出管を有する熱交換器を具備
した水素貯蔵用容器とを開閉弁付き水素輸送管で
連結したヒートポンプユニツトの複数段（第１，
２，３…ｎ段）；熱源と第１，２，３…ｎ段の各
ヒートポンプ用容器の熱交換器と熱負荷部とをこ
の順で直列に連結する熱媒管路；各ヒートポンプ
ユニツトのヒートポンプ用容器の熱交換器の入口
から分岐した水素貯蔵用容器の熱交換器入口に連
結される開閉弁付き熱媒管路を備え、熱源の温度
レベルよりヒートポンプユニツトの数だけ段階的
に高い温度レベルの熱媒を熱負荷へ供給できるよ
う構成してなるヒートポンプシステムを提供する
ものである。 この発明のヒートポンプシステムは、金属水素
化物を充填したヒートポンプ用容器と水素貯蔵用
容器とを水素輸送管で連結したヒートポンプユニ
ツトの複数段で基本的構成されていることを特徴
とするものである。そしてまずこれらユニツトの
なかの第１段のユニツトのヒートポンプ用容器と
水素貯蔵用容器それぞれの熱交換器に熱源で加熱
された熱媒を送つて、水素貯蔵容器内の金属水素
化物の脱水素化反応を起させ発生した水素を水素
輸送管によつてヒートポンプ用容器に送りその金
属水素化物に水素化反応を起させて発熱させ、そ
の熱によつてヒートポンプ用容器の熱交換器を通
過する熱媒を加熱昇温する。次いでこの昇温され
た熱媒は第２段のヒートポンプユニツトに上記第
１段の場合と同様に送られ熱媒はさらに加熱され
て昇温される。このように何段階にもわたつて熱
媒を加熱することによつて熱源よりかなり高温レ
ベルの熱エネルギーを取り出しそのまま熱媒を熱
負荷部に送つて熱エネルギーが利用される。 また上記操作を続けた結果各段のヒートポンプ
ユニツトのヒートポンプ用容器内の金属又は合金
が完全に水素化されてしまうとヒートポンプの作
動を続けることができず熱負荷への熱の供給はで
きない。したがつて熱負荷への熱の供給を停止
し、次のようにしてヒートポンプ用容器内の金属
水素化物の脱水素化と水素貯蔵用容器中の金属水
素化物の水素化を行う（以下この操作を金属水素
化物の再生と呼称する）。すなわち熱源で加熱さ
れた熱媒を第１段のヒートポンプユニツトのヒー
トポンプ用容器の熱交換器からはじめて順次第２
段…第ｎ段のユニツトのヒートポンプ用容器の熱
交換器に送つて充填されている金属水素化物を脱
水素化させ水素輸送管を通じて対応する水素貯蔵
用容器に送り、水素貯蔵用容器の熱交換器には冷
却水を送りながらその金属水素化物を水素化して
再生が行われる。ここの水素化が完了した後に前
記の操作を行つて熱負荷への熱の供給を行うこと
ができる。 上記のシステム一台では熱負荷への熱の供給は
断続的であるが、このシステムを複数設置すれば
熱負荷へ熱を連続的に供給することができる。 なおこの発明のシステムに用いられる金属水素
化物としては、各ユニツトのヒートポンプ用容器
には、対応する水素貯蔵用容器に充填するものに
比べて同一温度における水素解離圧の若干低いも
のが用いられる。しかしこの水素解離圧の差が大
きすぎると前記の金属水素化物の再生操作が困難
になるので好ましくない。このようなことを考慮
すればヒートポンプ用容器の金属水素化物として
CaN5H4、水素貯蔵用容器用としてLaNi5H6の組
合わせがあげられ、各段階のユニツト用に同じ組
合わせのものを用いることができる。またヒート
ポンプユニツトが複数段作動するとその作動温度
は段数が増して熱負荷側に近づくにつれて上昇す
るとともに、容器内の水素圧力も上昇する。しか
し、この発明のシステムは各ヒートポンプユニツ
トの水素ガス経路がユニツト毎に独立しているの
で、上記のような高次の段で用いられる作動温度
の高いヒートポンプユニツトを低い水素圧で作動
させるために、金属化物として高温でも水素解離
圧の低いものを選択して用いることもできる。例
えば３段のヒートポンプユニツトを用いる場合、
下記のような金属水素化物の組合わせが挙げられ
る。
【表】
次にこの発明を実施例で説明するがこの発明を
限定するものではない。 (ホ) 実施例 第１図はこの発明のヒートポンプシステムの一
実施例の構成説明図である。 このヒートポンプシステムは３段のヒートポン
プユニツトを有する。すなわち各段のヒートポン
プユニツトはそれぞれ、熱交換器７，８，９付き
のヒートポンプ用容器１，２，３と、熱交換器１
０，１１，１２付きの水素貯蔵容器４，５，６
と、両容器を開閉弁１６，１７，１８を介して連
結する水素輸送管１３，１４，１５で構成され、
また熱交換器１０，１１，１２にはそれぞれ、開
閉弁４２，４３，４４付きの冷却水入出管路３
１，３２，３３が取付けられている。そしてヒー
トポンプ用容器１，２，３内には水素化の程度の
低い金属水素化物のCaNi5H4が充填され、水素
貯蔵用容器４，５，６内には十分に水素化された
金属水素化物LaNi5H6が充填されている。さら
にこのヒートポンプシステムは次のような熱媒管
路を備えている。 熱媒管路２１は熱源１９で加熱された熱媒を第
１段のヒートポンプユニツトのヒートポンプ用容
器１の熱交換器７に送る熱媒管路であり、また開
閉弁３４を備える熱媒管路５１は、熱媒管路２１
から分岐し熱源１９で加熱された熱媒を水素貯蔵
用容器４の熱交換器１０に送る熱媒管路である。
また開閉弁３９を有する熱媒管路２８は熱交換器
１０を通過した熱媒を熱源１９に戻す熱媒管路で
ある。 次に熱媒管路２２は熱交換器７を通過して昇温
した熱媒を第２段ユニツトの熱交換器８に送る熱
媒管路であり、また開閉弁３５を備える熱媒管路
５２は、熱媒管路２２から分岐し熱交換器７を通
過した熱媒を熱交換器１１に送る管路である。ま
た開閉弁４０を有する熱媒管路２９は熱交換器１
１を通過した熱媒を第１段ユニツト内の熱交換器
１０に戻す熱媒管路である。 また熱媒管路２３は熱交換器８を通過して熱媒
を第３段ユニツトの熱交換器９に送る熱媒管路で
あり、また開閉弁３６を備える熱媒管路５３は、
熱媒管路２３から分岐し熱交換器８を通過した熱
媒を熱交換器１２に送る熱媒管路である。また開
閉弁４１を有する熱媒管路３０は熱交換器１２を
通過した熱媒を第２段ユニツト内の熱交換器１１
に戻す熱媒管路である。 第３段ユニツトの熱媒管路２４は熱交換器９を
通過した熱媒を送る管路であり、開閉弁３８と熱
負荷部２０備える管路２５及び開閉弁３７を備え
る管路２６に分岐し、これらの２分岐管が合流し
た管路２７は熱源１９に連結されている。 次に上記システムの作動を説明する。 (A) ヒートポンプ作動 まず開閉弁３４，３５，３６，３７，３９，４
０，４１を開き、熱源１９によつて加熱された熱
媒を熱媒管路２１，２２，２３，２４，２６，２
７，２８，２９，３０を通して各ヒートポンプユ
ニツトの熱交換器７〜１２に送つて循還させ、各
容器１〜６中の金属水素化物あるいは合金（金属
水素化物M1H〜M6H；M1〜6は前記合金を示す）
を加熱する。 次に第１段ユニツトの開閉弁１６を開き水素貯
蔵用容器４内のM4Hが脱水素化して発生した水
素を水素輸送管１３を通じてヒートポンプ用容器
１に導入してM1と反応させて水素化する。この
時発生する反応熱により熱交換器７を通過する熱
媒が加熱される。また熱交換器１０を通過し、水
素貯蔵用容器４内の金属水素化物M4Hの脱水素
反応によつて温度の低下した熱媒は熱媒管路２８
を通じて熱源１９に戻される。 次に第２段ユニツトの開閉弁１７を開き水素貯
蔵用容器５内のM5Hが脱水素化して発生した水
素を水素輸送管１４を通じてヒートポンプ用容器
２に導入しM2と反応させて水素化する。この時
発生する反応熱によつて、すでに第１段ユニツト
の熱交換器７で加熱された熱媒は熱交換器８を通
過してさらに加熱されて昇温する。また熱交換器
１１を通過し、水素貯蔵用容器５内の金属水素化
物M5Hの脱水素化反応によつて温度の低下した
熱媒は熱媒管路２９を通じて第１段ユニツトの熱
交換器１０に戻され第１段の水素貯蔵用容器４の
加熱に利用される。 次に第３段ユニツトの開閉弁１８を開き水素貯
蔵用容器６内のM6Hが脱水素化して発生した水
素を水素輸送管１５を通じてヒートポンプ用容器
３に導入しM3と反応させて水素化する。この時
発生する反応熱によつて、すでに第２段ユニツト
の熱交換器８で加熱された熱媒は熱交換器９を通
過してさらに加熱されて昇温する。また熱交換器
１２を通過し、水素貯蔵用容器６内の金属水素化
物M6Hの脱水素化反応によつて温度の低下した
熱媒は熱媒管路３０を通じて第２段ユニツトの熱
交換器１１に戻され第２段の水素貯蔵容器５の加
熱に利用される。 次に開閉弁３７を閉じ開閉弁３８を開いて第３
段ユニツトの熱交換器９を通過してさらに昇温し
た熱媒は熱媒管路２４と２５を通じて熱負荷部２
０に送られて熱エネルギーが利用された後、熱媒
管路２７によつて熱源１９に戻される。 その後このままヒートポンプの作動が続けられ
る。しかし各水素貯蔵用容器内の金属水素化物
M4H，M5H，M6Hがほとんど完全に脱水素化さ
れるか、各ヒートポンプ用容器内の金属M1，
M2，M3がほとんど完全に水素化されるとヒート
ポンプ作動は行えないので、下記の金属水素化物
の再生が行われ、その後上記のヒートポンプ作動
を行うことができる。 (B) 金属水素化物の再生 まず開閉弁３４，３５，３６，３８，３９，４
０，４１を閉じ、各段のヒートポンプ用容器１，
２，３それぞれの熱交換器７，８，９に、熱源１
９によつて加熱された熱媒を熱媒管路２１，２
２，２３，２４，２６，２７を通じて供給循環し
上記容器内の金属水素化物M1H，M2H，M3Hを
加熱する。また開閉弁４２，４３，４４を開いて
冷却水入出管３１，３２，３３を通じて冷却水を
各水素貯蔵用容器４，５，６それぞれの熱交換器
１０，１１，１２を通過させて各水素貯蔵用容器
に充填されている金属水素化物M4H〜M6Hを冷
却する。その結果各ヒートポンプ用容器内の金属
水素化物M1H，M2H，M3Hの脱水素化反応によ
つて発生した水素ガスは水素輸送管１３，１４，
１５を通じて対応する各水素貯蔵用容器に送られ
てそのなかの金属M4，M5，M6の水素化が行わ
れる。そしてヒートポンプ用容器内の金属水素化
物が完全に脱水素化されるか又は水素貯蔵用容器
内の金属が完全に水素化されれば上記再生操作を
停止し、前記ヒートポンプの作動を行うことがで
きる。 なお第２図に、上記実施例における各段のヒー
トポンプユニツト内の水素ガスの圧力及び加熱さ
れる熱媒の温度変化を示した（熱源温度50℃）。 上記のヒートポンプシステムは、同一温度に加
熱された熱媒をヒートポンプユニツトのヒートポ
ンプ用容器と水素貯蔵用容器に供給されるので、
両容器の金属水素化物の平衡水素解離圧の差異に
より、水素ガスの移動を、作動温度レベルを高め
ても高速で行うことができる。またヒートポンプ
ユニツトを複数段連結して、温度レベルが低くて
そのままでは利用価値の少ない熱エネルギー（例
えば太陽熱、工場廃熱など）を、熱負荷の稼動に
そくした温度レベルまで高めて有効に利用でき
る。 (ヘ) 発明の効果 この発明のシステムによれば、温度レベルが低
くてそのままでは利用価値の少ない熱源を用いて
熱負荷部の稼動にそくした温度レベルにまで熱媒
温度を高めて有効に利用できる。
限定するものではない。 (ホ) 実施例 第１図はこの発明のヒートポンプシステムの一
実施例の構成説明図である。 このヒートポンプシステムは３段のヒートポン
プユニツトを有する。すなわち各段のヒートポン
プユニツトはそれぞれ、熱交換器７，８，９付き
のヒートポンプ用容器１，２，３と、熱交換器１
０，１１，１２付きの水素貯蔵容器４，５，６
と、両容器を開閉弁１６，１７，１８を介して連
結する水素輸送管１３，１４，１５で構成され、
また熱交換器１０，１１，１２にはそれぞれ、開
閉弁４２，４３，４４付きの冷却水入出管路３
１，３２，３３が取付けられている。そしてヒー
トポンプ用容器１，２，３内には水素化の程度の
低い金属水素化物のCaNi5H4が充填され、水素
貯蔵用容器４，５，６内には十分に水素化された
金属水素化物LaNi5H6が充填されている。さら
にこのヒートポンプシステムは次のような熱媒管
路を備えている。 熱媒管路２１は熱源１９で加熱された熱媒を第
１段のヒートポンプユニツトのヒートポンプ用容
器１の熱交換器７に送る熱媒管路であり、また開
閉弁３４を備える熱媒管路５１は、熱媒管路２１
から分岐し熱源１９で加熱された熱媒を水素貯蔵
用容器４の熱交換器１０に送る熱媒管路である。
また開閉弁３９を有する熱媒管路２８は熱交換器
１０を通過した熱媒を熱源１９に戻す熱媒管路で
ある。 次に熱媒管路２２は熱交換器７を通過して昇温
した熱媒を第２段ユニツトの熱交換器８に送る熱
媒管路であり、また開閉弁３５を備える熱媒管路
５２は、熱媒管路２２から分岐し熱交換器７を通
過した熱媒を熱交換器１１に送る管路である。ま
た開閉弁４０を有する熱媒管路２９は熱交換器１
１を通過した熱媒を第１段ユニツト内の熱交換器
１０に戻す熱媒管路である。 また熱媒管路２３は熱交換器８を通過して熱媒
を第３段ユニツトの熱交換器９に送る熱媒管路で
あり、また開閉弁３６を備える熱媒管路５３は、
熱媒管路２３から分岐し熱交換器８を通過した熱
媒を熱交換器１２に送る熱媒管路である。また開
閉弁４１を有する熱媒管路３０は熱交換器１２を
通過した熱媒を第２段ユニツト内の熱交換器１１
に戻す熱媒管路である。 第３段ユニツトの熱媒管路２４は熱交換器９を
通過した熱媒を送る管路であり、開閉弁３８と熱
負荷部２０備える管路２５及び開閉弁３７を備え
る管路２６に分岐し、これらの２分岐管が合流し
た管路２７は熱源１９に連結されている。 次に上記システムの作動を説明する。 (A) ヒートポンプ作動 まず開閉弁３４，３５，３６，３７，３９，４
０，４１を開き、熱源１９によつて加熱された熱
媒を熱媒管路２１，２２，２３，２４，２６，２
７，２８，２９，３０を通して各ヒートポンプユ
ニツトの熱交換器７〜１２に送つて循還させ、各
容器１〜６中の金属水素化物あるいは合金（金属
水素化物M1H〜M6H；M1〜6は前記合金を示す）
を加熱する。 次に第１段ユニツトの開閉弁１６を開き水素貯
蔵用容器４内のM4Hが脱水素化して発生した水
素を水素輸送管１３を通じてヒートポンプ用容器
１に導入してM1と反応させて水素化する。この
時発生する反応熱により熱交換器７を通過する熱
媒が加熱される。また熱交換器１０を通過し、水
素貯蔵用容器４内の金属水素化物M4Hの脱水素
反応によつて温度の低下した熱媒は熱媒管路２８
を通じて熱源１９に戻される。 次に第２段ユニツトの開閉弁１７を開き水素貯
蔵用容器５内のM5Hが脱水素化して発生した水
素を水素輸送管１４を通じてヒートポンプ用容器
２に導入しM2と反応させて水素化する。この時
発生する反応熱によつて、すでに第１段ユニツト
の熱交換器７で加熱された熱媒は熱交換器８を通
過してさらに加熱されて昇温する。また熱交換器
１１を通過し、水素貯蔵用容器５内の金属水素化
物M5Hの脱水素化反応によつて温度の低下した
熱媒は熱媒管路２９を通じて第１段ユニツトの熱
交換器１０に戻され第１段の水素貯蔵用容器４の
加熱に利用される。 次に第３段ユニツトの開閉弁１８を開き水素貯
蔵用容器６内のM6Hが脱水素化して発生した水
素を水素輸送管１５を通じてヒートポンプ用容器
３に導入しM3と反応させて水素化する。この時
発生する反応熱によつて、すでに第２段ユニツト
の熱交換器８で加熱された熱媒は熱交換器９を通
過してさらに加熱されて昇温する。また熱交換器
１２を通過し、水素貯蔵用容器６内の金属水素化
物M6Hの脱水素化反応によつて温度の低下した
熱媒は熱媒管路３０を通じて第２段ユニツトの熱
交換器１１に戻され第２段の水素貯蔵容器５の加
熱に利用される。 次に開閉弁３７を閉じ開閉弁３８を開いて第３
段ユニツトの熱交換器９を通過してさらに昇温し
た熱媒は熱媒管路２４と２５を通じて熱負荷部２
０に送られて熱エネルギーが利用された後、熱媒
管路２７によつて熱源１９に戻される。 その後このままヒートポンプの作動が続けられ
る。しかし各水素貯蔵用容器内の金属水素化物
M4H，M5H，M6Hがほとんど完全に脱水素化さ
れるか、各ヒートポンプ用容器内の金属M1，
M2，M3がほとんど完全に水素化されるとヒート
ポンプ作動は行えないので、下記の金属水素化物
の再生が行われ、その後上記のヒートポンプ作動
を行うことができる。 (B) 金属水素化物の再生 まず開閉弁３４，３５，３６，３８，３９，４
０，４１を閉じ、各段のヒートポンプ用容器１，
２，３それぞれの熱交換器７，８，９に、熱源１
９によつて加熱された熱媒を熱媒管路２１，２
２，２３，２４，２６，２７を通じて供給循環し
上記容器内の金属水素化物M1H，M2H，M3Hを
加熱する。また開閉弁４２，４３，４４を開いて
冷却水入出管３１，３２，３３を通じて冷却水を
各水素貯蔵用容器４，５，６それぞれの熱交換器
１０，１１，１２を通過させて各水素貯蔵用容器
に充填されている金属水素化物M4H〜M6Hを冷
却する。その結果各ヒートポンプ用容器内の金属
水素化物M1H，M2H，M3Hの脱水素化反応によ
つて発生した水素ガスは水素輸送管１３，１４，
１５を通じて対応する各水素貯蔵用容器に送られ
てそのなかの金属M4，M5，M6の水素化が行わ
れる。そしてヒートポンプ用容器内の金属水素化
物が完全に脱水素化されるか又は水素貯蔵用容器
内の金属が完全に水素化されれば上記再生操作を
停止し、前記ヒートポンプの作動を行うことがで
きる。 なお第２図に、上記実施例における各段のヒー
トポンプユニツト内の水素ガスの圧力及び加熱さ
れる熱媒の温度変化を示した（熱源温度50℃）。 上記のヒートポンプシステムは、同一温度に加
熱された熱媒をヒートポンプユニツトのヒートポ
ンプ用容器と水素貯蔵用容器に供給されるので、
両容器の金属水素化物の平衡水素解離圧の差異に
より、水素ガスの移動を、作動温度レベルを高め
ても高速で行うことができる。またヒートポンプ
ユニツトを複数段連結して、温度レベルが低くて
そのままでは利用価値の少ない熱エネルギー（例
えば太陽熱、工場廃熱など）を、熱負荷の稼動に
そくした温度レベルまで高めて有効に利用でき
る。 (ヘ) 発明の効果 この発明のシステムによれば、温度レベルが低
くてそのままでは利用価値の少ない熱源を用いて
熱負荷部の稼動にそくした温度レベルにまで熱媒
温度を高めて有効に利用できる。
第１図はこの発明のヒートポンプシステムの一
実施例の構成説明図、第２図は上記実施例におけ
る各段のヒートポンプユニツト内の水素ガスの圧
力及び熱媒温度の変化を示すグラフである。 １，２，３……ヒートポンプ用容器、４，５，
６……水素貯蔵用容器、７，８，９，１０，１
１，１２……熱交換器、１３，１４，１５……水
素輸送管、１６，１７，１８……水素輸送管開閉
弁、３４，３５，３６，３７，３８，３９，４
０，４１……熱媒管路開閉弁、１９……熱源、２
０……熱負荷部、２１，２２，２３，２４，２
５，２６，２７，２８，２９，３０，５１，５
２，５３……熱媒管路、及び３１，３２，３３…
…冷媒入出管。
実施例の構成説明図、第２図は上記実施例におけ
る各段のヒートポンプユニツト内の水素ガスの圧
力及び熱媒温度の変化を示すグラフである。 １，２，３……ヒートポンプ用容器、４，５，
６……水素貯蔵用容器、７，８，９，１０，１
１，１２……熱交換器、１３，１４，１５……水
素輸送管、１６，１７，１８……水素輸送管開閉
弁、３４，３５，３６，３７，３８，３９，４
０，４１……熱媒管路開閉弁、１９……熱源、２
０……熱負荷部、２１，２２，２３，２４，２
５，２６，２７，２８，２９，３０，５１，５
２，５３……熱媒管路、及び３１，３２，３３…
…冷媒入出管。
Claims (1)
- １ ヒートポンプ用材料として金属水素化物を充
填しかつ熱交換器を具備したヒートポンプ用容器
と、水素貯蔵材料として金属水素化物を充填しか
つ冷媒入出管を有する熱交換器を具備した水素貯
蔵用容器とを開閉弁付き水素輸送管で連結したヒ
ートポンプユニツトの複数段（第１，２，３…ｎ
段）；熱源と第１，２，３…ｎ段の各ヒートポン
プ用容器の熱交換器と熱負荷部とをこの順で直列
に連結する熱媒管路；各ヒートポンプユニツトの
ヒートポンプ用容器の熱交換器の入口から分岐し
水素貯蔵用容器の熱交換器入口に連結される開閉
弁付熱媒管路を備え、熱源の温度レベルよりヒー
トポンプユニツトの数だけ段階的に高い温度レベ
ルの熱媒を熱負荷部へ供給できるよう構成してな
るヒートポンプシステム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17127483A JPS6064168A (ja) | 1983-09-19 | 1983-09-19 | ヒ−トポンプシステム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17127483A JPS6064168A (ja) | 1983-09-19 | 1983-09-19 | ヒ−トポンプシステム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6064168A JPS6064168A (ja) | 1985-04-12 |
| JPS638391B2 true JPS638391B2 (ja) | 1988-02-22 |
Family
ID=15920281
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17127483A Granted JPS6064168A (ja) | 1983-09-19 | 1983-09-19 | ヒ−トポンプシステム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6064168A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60185073A (ja) * | 1984-03-05 | 1985-09-20 | 松下電器産業株式会社 | 間欠作動式多段第２種ヒ−トポンプ装置 |
| DE19913193A1 (de) * | 1999-03-24 | 2000-10-26 | Bosch Gmbh Robert | Scheibenwischer |
-
1983
- 1983-09-19 JP JP17127483A patent/JPS6064168A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6064168A (ja) | 1985-04-12 |
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